Tema 1. Introduccion

Modificacin Qumica de los Alimentos

Curso 2015-16

MODIFICACIN QUMICA DE LOS ALIMENTOS

Profesora: Mara del Mar RamosEdificio Departamental I, despacho 240

[email protected]


MODIFICACIN QUMICA DE LOS ALIMENTOS

Tema 1. Introduccin Alteraciones de los alimentos durante suelaboracin y envasado. Generalidades.

Tema 2. Pardeamiento

enzimtico

Sustratos fenlicos y enzimas. Mecanismo de las

reacciones de pardeamiento enzimtico. Factores

que inciden en el proceso. Tratamientos de

prevencin del pardeamiento enzimtico.

Tema 3. Pardeamiento

no enzimtico

Sustratos del pardeamiento no enzimtico. Esquema

general de las reacciones de pardeamiento no

enzimtico y mecanismos bajo los que se desarrolla.

Rutas de degradacin de las cetosaminas.

Degradacin aerobia y anaerobia del cido

ascrbico. Factores que inciden en los procesos de

pardeamiento no enzimtico. Prevencin de esta

alteracin.

Curso 2015-16

Tema 4. Alteraciones

de los lpidos

Hidrlisis y oxidacin enzimtica de los aceites.

Enranciamiento qumico. Reacciones de

iniciacin, propagacin y paralizacin. Productos

finales del enranciamiento. Factores que afectan

a las alteraciones de los lpidos. Prevencin de

alteraciones en los lpidos.


de las protenas

Desnaturalizacin. Coagulacin y gelificacin.

Efecto de los procesos tecnolgicos sobre la

fraccin proteica de los alimentos. Tratamientos

qumicos. Tratamientos trmicos. Procesos de

deshidratacin. Radiaciones


en las vitaminas

Estabilidad y formas de degradacin


Curso 2015-16

TEMA 1: INTRODUCCIN

Alteraciones de los alimentos durante su

elaboracin y envasado. Generalidades.


Curso 2015-16

TEMA 1: INTRODUCCIN

Modificacin Qumica de los Alimentos Curso 2015-16

La degradacin de los alimentos es unproceso espontneo impulsado pordiferentes fuerzas biolgicas que conducena:

Degradacin de los constituyentesinicialesDegradacin de los tejidosAparicin de sustancias indeseables otxicasProliferacin de microorganismos

GENERALIDADES

Ahora se conoce que el deterioro de los alimentos es un problemamultifactorial , en el que no solo estn envueltos problemas de tipohiginico (sanitarios). En principio el deterioro se ha asociado a losresultados de la accin de microorganismos capaces de generarolores o sabores ptridos o al menos anmalos en los alimentos oafectar su apariencia.

TEMA 1: INTRODUCCIN


Por ejemplo la aparicin de moho en el pan o el queso.

La manifestacin del deterioro de los alimentos ocurre de unaforma u otra segn el tipo de cambios que intervengan:

1. Cambios qumicos no microbianos: producidos porconstituyentes del propio alimento que se pueden percibir o noexternamente. Pueden ser detectados cambios de color, sabor,olor y de textura.

Los cambios de color, sabor y olor se producen portransformaciones en los componentes mayoritarios de losalimentos:I. se pueden alterar pigmentos originando decorolaciones o

colores extraosII. las reacciones qumicas entre distintos constituyentes de

los alimentos dan lugar a colores y sabores extraos.

TEMA 1: INTRODUCCIN


Los cambios de textura son consecuencia de ladegradacin de los tejidos de los alimentos o que los hacems vulnerables para el ataque de microorganismosexternos, por lo que es muy importante.

Consecuencia: el valor nutricional del alimento se veafectado seriamente sin que el consumidor lo detecte (porejemplo prdida de vitaminas o aminocidos esenciales).

TEMA 1: INTRODUCCIN


2. Cambios qumicos microbianos: son los de mayor gravedadporque no solo afectan a las caractersticas organolpticas delos alimentos sino que adems pueden volverlo txico oinfeccioso.En la mayora de los casos la degradacin microbiana esdetectable por el consumidor, pero otras veces se haceindetectable organolpticamente incluso en fases avanzadasdando lugar a infecciones alimentarias (salmonelosis)

TEMA 1: INTRODUCCIN


TEMA 1: INTRODUCCIN


Precisamente es la naturaleza orgnica de los alimentos la que haceque stos hace que puedan alterarse.

Adems, debido al carcter estacional y a las distintas procedenciasde los alimentos, lo habitual es que stos se tengan que conservardurante cierto tiempo antes de ser consumidos.

PRODUCTO DAS DE ALMACENAMIENTO

CARNES 1 - 2

PESCADOS 1 - 2

FRUTAS 1 - 7

SEMILLAS 360 o ms

FRUTOS SECOS 360 o ms

La conservacin de los alimentos estan antigua como la historia de la humanidady mucho tuvo que ver en la transformacindel hombre cazador en agricultor.

Desde el punto de vista de su conservacin un alimento puedese considerado como una mezcla ms o menos compleja decuatro constituyentes fundamentales :

1. carbohidratos2. protenas3. grasa4. aguams otros constituyentes minoritarios (vitaminas y

minerales).

TEMA 1: INTRODUCCIN


Durante su conservacin, los productos alimenticios experimentanmayores o menores modificaciones, tanto en composicin comoen su calidad. El conocimiento y comprensin de estosmecanismos permite identificar los factores que tienen unainfluencia en su caducidad.La velocidad y carcter de estos procesos de deterioro dependensobre todo de:la composicin del producto yde las condiciones de almacenamiento

TEMA 1: INTRODUCCIN


MTODOS DE ESTUDIO DE LA QUMICA DE LOS ALIMENTOS

Los qumicos de los alimentos se preocupan:

1. de identificar los determinantes moleculares de las propiedades de losalimentos,

2. de la reactividad qumica de los mismos y3. de cmo aplicar eficazmente estos conocimientos para mejorar la

formulacin, el procesado y la estabilidad durante el almacenamiento de losalimentos.

ltimo objetivo es establecer las relaciones de causa-efecto y deestructura-funcin entre las diversas clases de componentes qumicos

TEMA 1: INTRODUCCIN


Alimento alterado es "todo alimento que durante su obtencin,preparacin, manipulacin, transporte, almacenamiento otenencia, y por causas no provocadas deliberadamente sufrevariaciones en sus caracteres organolpticos, composicin qumicao del valor nutritivo de tal forma que la aptitud para el consumoqueda anulada o disminuida, aunque permanezca inocuo"

TEMA 1: INTRODUCCIN


Los consumidores demandamos alimentos con una calidad cada vez mayor

y esperamos que esa calidad se mantenga durante el periodo entre su

adquisicin y su consumo.

En nuestra vida cotidiana, se escucha con frecuencia decir que un alimento se

ha alterado o deteriorado.

En un sentido amplio, alteracin es cualquier cambio en un alimento que leconvierte en inaceptable para el consumidor, ya sea por cuestiones relacionadas

con la calidad o con la seguridad.

El termino vida til se define como el tiempo en el que un alimento conservadoen unas condiciones determinadas rene tres condiciones:

1) es seguro;

2) mantiene unas caractersticas

qumicas, fsicas, microbiolgicas y sensoriales adecuadas;

3) cumple las especificaciones nutricionales declaradas en su etiquetado.

ESTABLES O NO PERECEDEROS(azcar, harina.)

SEMIPERECEDEROS(manzanas, patatas, nueces)

PERECEDEROS

TEMA 1: INTRODUCCIN


TEMA 1: INTRODUCCIN


Como se desprende de la definicin, un alimento alterado puede ser inocuo

pero no apto para el consumo. Por el contrario, tambin puede suceder que un

alimento con unas propiedades sensoriales y nutricionales adecuadas

represente un riesgo para la salud publica

Las causas responsables de la alteracin de los alimentos sepueden clasificar en:

Causas fsicas: aparecen durante la manipulacin,almacenamiento y conservacin del producto. En general noperjudican a la comestibilidad del alimento pero si a su valorcomercial.

TEMA 1: INTRODUCCIN


Causas qumicas: son ms graves que las anteriores y engeneral afectan a la comestibilidad del alimento. Por ejemplo:enranciamiento, pardeamiento.

Causas biolgicas: son las ms importantes yson causadas por enzimas propias del alimento,a parsitos (roedores, insectos) y amicroorganismos, que son las ms graves.

Generalmente actan simultneamente todas estas causas en el deterioro de losalimentos y lo hacen adems de diferente forma en funcin de factores externos oambientales

TEMA 1: INTRODUCCIN


Por ejemplo, las bacterias, los mohos, los insectos y la luzpueden actuar simultneamente para deteriorar un alimentoen un almacn.

Igualmente, el calor, la humedad y el aire afectan tanto alcrecimiento y actividad de los microorganismos como a laactividad qumica de las enzimas propias del alimento encuestin.

En consecuencia, las condiciones en las que se manipulan,procesan y almacenan los alimentos resultan criticas para suvida til.

TEMA 1: INTRODUCCIN


Los factores que influyen en la velocidad y grado de alteracin deun alimento se suelen clasificar en intrnsecos y extrnsecos.

1. Los intrnsecos se refieren a las propias caractersticas delproducto y estn influenciados por el tipo y calidad de lasmaterias primas, la formulacin y la estructura del producto.

Entre ellos cabe citar la actividad de agua, el pH, el potencial redox,el oxgeno disponible, los nutrientes, la microbiota natural, losenzimas, los aditivos, etc.

2. Los factores extrnsecos son aquellos a los que se expone elalimento segn avanza por la cadena alimentaria: tratamientostrmicos, temperatura durante el almacenamiento y ladistribucin, presin, exposicin a la luz, tipo de atmosfera,contaminaciones microbianas

TEMA 1: INTRODUCCIN


AGENTES FSICOS o medioambientales: son factoresgeneralmente los atmosfricos.

La temperatura, tanto alta como bajaEl grado de humedad del ambienteEl aire, especialmente el oxgenoLa luz

Y junto a todas ellas el tiempo, ya que todas la causasde degradacin de los alimentos progresa con el pasodel tiempo

TEMA 1: INTRODUCCIN


LA TEMPERATURA

El frio o el calor no controlados pueden causar laalteracin de los alimentos.

Cada 10oC de aumento de la temperatura duplica lavelocidad de las reacciones qumicas en los alimentostanto si son de origen enzimtico como si no.

El calor excesivo desnaturaliza las protenas, destruyevitaminas y reseca el alimento.

El frio cambia la textura de los alimentos, rompeemulsiones, separa las grasas, etc.

TEMA 1: INTRODUCCIN


LA HUMEDAD (AGUA)

El agua es un componente muy importante de muchosalimentos ya que, no solo ofrece un medio para reaccionesqumicas y bioqumicas, sino que tambin participa en ellas.

Adems, el agua representa un factor critico para el crecimiento

microbiano.

TEMA 1: INTRODUCCIN


Producto Cambio Mecanismo de deterioroVerduras frescas Marchitado Perdida de humedadFrutas frescas Aspecto seco y poco atractivo Perdida de humedadEnsaladas aliadas Cambios en la textura Migracion de humedad Galletas y cereales Reblandecimiento Ganancia de humedadCaramelos Se hacen pegajosos Ganancia de humedadAlimentos en polvo Apelmazamiento Ganancia de humedadCarne congelada Quemaduras por frio Transferencia de vapor

de agua

Cambios en la calidad de algunos alimentos debidos a la transferencia de humedad y/o vapor de agua

TEMA 1: INTRODUCCIN


La presencia de agua afecta notablemente a las propiedadessensoriales de los alimentos, que pueden verse alteradas cuandose produce una transferencia de humedad o vapor de agua entre elambiente y el alimento o entre los propios ingredientes de unmismo alimento.

EL AIRE (OXGENO)

El oxgeno que posee el aire da lugar a una serie dereacciones qumicas en productos crnicos sobre todo.Son reacciones de oxigenacin (la mioglobina y lahemoglobina fijan el O2 y aumenta el color rojo de lacarne) y de oxidacin (el hierro de la hemoglobina seoxida y origina el color marrn).

El oxgeno interviene tambin en la oxidacin de lasgrasas; destruye vitaminas e interviene el las reaccionesmetablicas de los alimentos vegetales originandooxidacin y por tanto oscurecimiento de los mismos.

TEMA 1: INTRODUCCIN


LA LUZ

Es la responsable de la destruccin de algunas vitaminas yadems altera el color de muchos alimentos.

Todos estos factores actan, la mayora de las veces, deforma simultnea, o bien la accin de uno de ellosdesencadena la accin del resto.

TEMA 1: INTRODUCCIN


TEMA 1: INTRODUCCIN


AGENTES QUMICOS: Actividad biolgica propia delalimento y de los procesos qumicos del entorno(cambios qumicos o bioqumicos).

A excepcin de las fermentaciones intencionadas o dela maduracin de la fruta despus de su recoleccin, lamayora de los cambios qumicos y bioqumicos queocurren en los alimentos son indeseables y, enconsecuencia, afectan a su calidad y/o seguridad.

Los cambios qumicos ms relevantes son:

Pardeamiento enzimtico Pardeamiento no enzimtico Oxidacin de lpidos Desnaturalizacin de protenas Hidrlisis de polisacridos y lpidos Degradacin de vitaminas y pigmentos

TEMA 1: INTRODUCCIN


Se trata de una alteracin debida a la oxidacin enzimtica de loscompuestos fenlicos, catalizado por la enzima polifenoloxidasa ofenolasa que se da preferentemente en algunas frutas, verduras,hortalizas y setas (manzanas peladas, pltanos, lechuga, champinlaminado).En ciertos alimentos, como las uvas pasas o las hojas de tefermentadas, este pardeamiento es deseable ya que puede mejorarsus propiedades sensoriales.

PARDEAMIENTO ENZIMTICO

TEMA 1: INTRODUCCIN


Consta de una serie de reacciones muy complejas que sedan en determinadas condiciones bajo las cualesdeterminados azcares reaccionan con las protenas delos alimentos. Se originan unos pigmentos de color oscuroque modifican el color y el sabor de los alimentos deforma deseable (asados, tostados) o indeseable(almacenamiento).

PARDEAMIENTO NO ENZIMTICO

TEMA 1: INTRODUCCIN


Las grasas sufren reacciones de deterioro que reducen elvalor nutritivo del alimento y adems forman compuestosvoltiles que generan olores y sabores desagradables.Esto es debido a que los cidos grasos insaturados queforman parte de las grasas, son propensos a oxidarse bajodeterminadas circunstancias.Estas reacciones de oxidacin se conocen conenranciamiento de las grasas.

OXIDACIN DE LAS GRASAS

TEMA 1: INTRODUCCIN


Consiste en la divisin de las molculas en presencia deagua, un proceso que pueden afectar a la caducidad dealgunos alimentos. Por ejemplo, el aspartano es unedulcorante de gran intensidad utilizado en los refrescoslight y otros productos bajos en caloras. En condicionesadecuadas de temperatura y pH se hidroliza, lo que haceque el producto sea cada vez menos dulce. Esta prdidade dulzor puede ser un factor limitante de la caducidad.

HIDRLISIS

TEMA 1: INTRODUCCIN


Las vitaminas son un grupo heterogneo de sustancias,sin un mecanismo de destruccin comn. En cualquiercaso, diversas vitaminas son sensibles al oxigeno y a la luz.

OXIDACIN DE LAS VITAMINAS

TEMA 1: INTRODUCCIN


Con el aumento del uso de vitaminasaadidas en muchos alimentos, como loscereales de desayuno, los productoressuelen aadir una concentracin superiorde cada una de las vitaminas que constanen la etiqueta para compensar sudegradacin a lo largo de la vida til.

TIPOS DE REACCIN EJEMPLOS

Pardeamiento no enzimtico Alimentos horneados, secos y dehumedad intermedia

Pardeamiento enzimtico Frutas y algunas hortalizas cortadas

Oxidacin Lpidos (flavores extraos),degradacin de vitaminas, protenas

(prdida del valor nutritivo)

Hidrlisis Lpidos, protenas, vitaminas,carbohidratos

Reacciones qumicas y bioqumicas que implican deterioro de lacalidad o de la seguridad de los alimentos

TEMA 1: INTRODUCCIN


Interacciones metlicas Formacin de complejos, prdidade Mg de la clorofila, oxidacin

cataltica

Isomerizacin lipdica Isomerizacin cis-trans

Ciclacin lipdica cidos grasos monocclicos

Oxidacin-polimerizacin

lipdica

Formacin de espuma en la fritura

Formacin de enlaces

cruzados proteicos

Prdida del valor nutritivo en el

procesado alcalino

Sntesis y degradacin de

polisacridos

En los productos vegetales post-

cosecha

Cambios glucolticos Tejidos animales post-mortem

TEMA 1: INTRODUCCIN


Relaciones de causa-efecto en la alteracin de los alimentos

FENMENO RESPONSABLE

PRIMARIO

FENMENO SECUNDARIO ATRIBUTO AFECTADO

Hidrlisis lipdica Los cidos grasosreaccionan con las

protenas

Textura, flavor, valor

nutritivo

Hidrlisis de

polisacridos

Los azcares reaccionan

con las protenas


nutritivo

Oxidacin lipdica Los productos de laoxidacin reaccionan

con otros componentes


nutritivo. Pueden

generar productos

txicos

Daos de la fruta Se rompen las clulas, seliberan enzimas, oxgeno

accesible


nutritivo

TEMA 1: INTRODUCCIN


Calentamiento de

productos

hortcolas

Paredes y membranas

celulares se

desintegran, se liberan

cidos, se inactivan

enzimas


nutritivo

Calentamiento del

tejido muscular

Las protenas se

desnaturalizan y se

agregan, las enzimas se

desactivan


nutritivo

Conversin cis-trans

de los lpidos

Se favorece la

polimerizacin durante

la fritura

Excesiva formacin de

espuma, solidificacin

del aceite de fritura

TEMA 1: INTRODUCCIN


LIPIDOS

CARBOHIDRATOS

PROTENAS

O2 , calor

catalizadores

perxidos

Carbonilos reactivos

Pigmentos, vitaminas y flavores

Protenasoxidadas

Protenas

Flavores extraosColores anmalosPrdida del valor nutritivoPrdida de textura

calor

Reactividad pendiente de la actividad del agua y de la temperatura

TEMA 1: INTRODUCCIN


ATRIBUTO CAMBIO

Textura Prdida de solubilidad, prdida dela capacidad de retencin de agua,

endurecimiento, ablandamiento

Flavor Desarrollo de rancidez, sabor acocinado o a caramelo, otros

flavores extraos o agradables

Color Oscurecimiento, blanqueado,desarrollo de colores agradables

Seguridad Desarrollo de sustancias txicas,produccin de sustancias

protectoras de la salud

Cambios que pueden ocurrir durante la manipulacin, procesado yalmacenamiento de alimentos

TEMA 1: INTRODUCCIN


Conocidos los atributos de los alimentos de grancalidad y seguros, las reacciones qumicas mssignificativas implicadas en el deterioro de losalimentos y las relaciones entre unos y otras, sepueden aplicar esos conocimientos a lassituaciones que se encuentran durante elalmacenamiento y procesado de los alimentos.

TEMA 1: INTRODUCCIN


SEGURIDADpreservacin de la calidad higinica sanitaria delos productos, sin perder de vista la preservacindel valor nutricional o de la calidad sensorial delos alimentos.

EVITAR LA ALTERACIN

MTODOS FSICOScalentamiento deshidratacin

irradiacin o congelacin

MTODOS QUMICOSque causen la muerte

de los microrganismos o

que eviten su crecimiento

TEMA 1: INTRODUCCIN


De las variables que hay que tener en cuentadurante el almacenamiento y procesado de losalimentos, tal vez las ms importantes sean:

I. la temperatura,II. el tiempo,III. la atmsferaIV. la presencia de luz yV. el pH

TEMA 1: INTRODUCCIN


TEMPERATURA: la ms importante por su graninfluencia en todo tipo de reacciones qumicas. Elefecto de la temperatura en una reaccin puededeterminarse con la ecuacin de Arrhenius.

TIEMPO: durante el almacenamiento de unproducto alimenticio se necesita saber el tiempoque se mantendr con un nivel de calidadespecfico.

TEMA 1: INTRODUCCIN


ATMSFERA: el aire y el oxgeno ejercen efectosdestructores sobre las vitaminas (especialmentelas vitaminas A y D); sobre los colores, sabores delos alimentos (carnes p.ej.); sobre el desarrollo delos microorganismos, en la oxidacin de las grasasetc.

LUZ: la luz es la responsable de la destruccin dealgunas vitaminas (particularmente la riboflavina,la vitamina A y la vitamina C). Adems puededeteriorar el color de muchos alimentos.

TEMA 1: INTRODUCCIN


pH: es un factor que puede ralentizar o inclusodetener algunas de las reacciones qumicas msimportantes del deterioro de los alimentos.Incluso puede detener el crecimiento de losmicroorganismos.Por tanto ser un factor muy importante a teneren cuenta.

TEMA 1: INTRODUCCIN


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Tema 1. Introduccion