Cambios Funcionales En Los Carbohidratos

CAMBIOS FUNCIONALES DE LOS CARBOHIDRATOS.

REACCIONES DE OSCURECIMIENTO.

En las etapas del proceso para transformación de alimentos, hay cambios en características sensoriales entre ellas, están la generación o degradación de pigmentos. Los pigmentos naturales tienden a tener algún deterioro ya que la mioglobina, clorofila, antocianinas, etc. se degradan por ejemplo: la oxidación de las grasas y las interacciones de taninos con el hierro generan compuestos coloreados que no están presentes en el producto original.

Algunas de las reacciones más importantes que generan coloraciones son las de los carbohidratos (pardeamiento).

Existe el pardeamiento enzimático, que no es otra cosa más que oxidación debido a la presencia de una enzima llamada polifenol oxidasa. Este oscurecimiento por lo general se puede combatir por medio de aplicar ácidos. El típico ejemplo es el de aplicar limón a las manzanas.

Las otras reacciones de oscurecimiento son las que llamamos no enzimáticas y se dividen en dos reacciones de importancia

Maillard.

Caramelización.

Estos cambios son fundamentales, ya que generan desde un color ligero amarillo (como la costra de algunos productos de panificación), hasta café oscuro (caramelos empleados para colorear bebidas), también se sintetizan una gama muy amplia de sustancias que contribuyen al sabor y al aroma (éteres, esteres, formaldehídos, etc.). Uno de los inconvenientes es que si estas reacciones no se controlan adecuadamente pueden alterar la calidad nutritiva ya que hay pérdida de vitaminas, de aminoácidos esenciales y formación de componentes cancerígenos.

CINÉTICA DE REACCIONES DE OSCURECIMIENTO NO ENZIMÁTICO.

Generalmente, el pardeamiento no enzimático es el resultado de reacciones originadas por las condensaciones entre compuestos carbonilos y aminados; o por la degradación de compuestos con dobles enlaces conjugados a grupos carbonilo.

Estas reacciones conducen a la formación de polímeros oscuros que en algunos casos pueden ser deseables (aromas cárnicos sintéticos), pero que en la mayoría de casos conllevan alteraciones organolépticas y pérdidas del valor nutritivo de los alimentos afectados.

Existen cuatro rutas principales para el pardeamiento no enzimático, si bien, la química de estas reacciones está relacionada con la reacción de Maillard:

- Reacción de Maillard

- Oxidación del ácido ascórbico

- Peroxidación de lípidos

- Caramelización a alta temperatura

La reacción de Maillard

Se da en los alimentos q contienen azúcar y proteínas ,cuando el calentamiento comienza el grupo carbonilo del azúcar comienza a formar enlaces covalente con los grupos amino d los aminoácidos y así se genera cientos de compuestos responsables d color el sabor y el aroma d los alimentos

En general la acumulación de pigmentos de color marrón indica que la reacción se ha producido en alimentos que contienen hidratos de carbono y proteínas. En la industria láctea se emplea como indicador de un procesado térmico excesivo

La reacción de Maillard avanzada puede seguir cinco rutas, dependiendo de las condiciones ambientales, del pH y la temperatura.

La oxidación del ácido ascórbico (vitamina C) es catalizada por el pH bajo y temperaturas elevadas. Los productos de descomposición resultantes de la oxidación del ácido ascórbico causan una coloración marrón, y la pérdida de valor nutritivo.

El ácido ascórbico se somete a una reacción química similar a la de los azúcares, salvo que los aminoácidos no son necesarios para el pardeamiento. El ácido ascórbico es muy reactivo, se degrada a través de dos rutas, las cuales permiten la formación de intermediaros de dicarbonil y por este motivo forman productos de pardeamiento

La peroxidación de los lípidos es debida a la acción del oxígeno y las especies reactivas del oxígeno sobre los ácidos grasos, especialmente en los ácidos grasos no saturados. Estos se oxidan para formar aldehídos y cetonas que entonces reaccionan con los aminoácidos para forman pigmentos pardos, como en la reacción de Maillard.

La peroxidación 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.

Iniciación

La iniciación es el paso en donde el radical de ácido graso es producido. Los iniciadores en células vivas más notables son especies reactivas del oxígeno, tales como OH•, el cual combina con un hidrógeno para dar lugar a agua y a un ácido graso radical.

Propagación

El ácido graso radical no es una molécula muy estable, de modo que reaccionan rápidamente con oxígeno molecular, creando de este modo un ácido graso peroxil radical. El mismo también es una especie muy inestable por lo cual reacciona con otro ácido graso dando lugar a un ácido graso radical diferente y a un peróxido lípido o un peróxido cíclico si ha reaccionado consigo mismo. Este ciclo continúa ya que el nuevo ácido graso radical se comporta de la misma manera.

Terminación

Cuando un radical reacciona, siempre produce otro radical, es por ello que se trata de un mecanismo de reacción en cadena. La reacción radical se detendrá cuando dos radicales reaccionan y producen una especie no radical. Esto ocurre solamente cuando la concentración de especies radicales es lo suficientemente alta como para que exista la probabilidad de que se encuentren dos radicales. Los organismos han evolucionado diferentes moléculas que aceleran el proceso de terminación atrapando radicales libres, protegiendo de esta manera la membrana celular. Uno de estos importantes antioxidantes es la vitamina E. Otros antioxidantes de importancia incluyen las enzimas superóxido dismutasa, catalasa y peroxidasa

La caramelización 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 caramelización 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.

Tanto el contenido de agua como la aw están relaccionadas con las reacciones de oscurecimiento no enzimático, pj: con la reacción de Maillard. Por lo general, se observa que la relación de oscurecimiento decrece al aumentar el contenido de agua, aunque hay sistemas en los que la movilidad de los reactivos disminuye a bajos contenidos de agua.

Se cree que el efecto inhibidor del alto contenido de agua puede deberse a que el agua es un producto con numerosas etapas de condensación durante las reacciones de oscurecimiento. El punto máximo de las reacciones de oscurecimiento tiene lugar en la mayoría de alimentos a valores de aw= 0,3-0,6. Al disminuir la aw aumentará el oscurecimiento, pasando a valores de aw= 0,4.

OXIDACIÓN DEL ÁCIDO ASCÓRBICO.

El ácido ascórbico (o su isómero, el ácido iso-ascórbico) retarda el pardeamiento enzimático en virtud de su poder reductor. Reduce a las o-quinonas nuevamente a sus o-difenoles originales.

El ácido ascórbico, generalmente combinado con el ácido cítrico, se emplea a menudo como inhibidor del pardeamiento en la industria de la fruta congelada. El antiguo y eficiente método culinario de emplear jugo de limón con el mismo fin también se basa en la acción combinada del ácido ascórbico y del ácido cítrico. (Se recordará que el propio ácido ascórbico sufre pardeamiento aunque éste es un proceso lento y no enzimático, de poca importancia en la fruta congelada. )

Otras sustancias reductoras, tales como las sustancias que poseen grupos -SR, son reconocidas como preventivas del pardeamiento enzimático al reducir alas o-quinonas. No se ha propuesto aún, sin embargo, un adecuado aditivo con sulfhídrico que cumpla con los requisitos de inocuidad, aceptabilidad organoléptica, efectividad y bajo costo.

REACCIONES DE CARAMELIZACIÓN.

Esta reacción de oscurecimiento, también llamada pirólisis, ocurre cuando los azúcares se calientan por encima de su punto de fusión; se efectúa tanto a pH ácidos como alcalinos y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales; se presenta en los alimentos que son tratados térmicamente de manera drástica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificación, las frituras, y los dulces a base de leche.Los mecanismos que suceden son muy complejos y no se conocen en su totalidad, aunque incluyen algunos ya descritos en secciones anteriores; es decir, se llevan acabo transformaciones por isomerización y deshidratación de los hidratos de carbono.

Como se indicó más arriba, la deshidratación genera furfural y sus derivados insaturados que se polimerizan consigo mismos o con otras sustancias semejantes para formar las macromoléculas de pigmentos llamadas melanoidinas. Durante esta transformación también se sintetiza una serie de compuestos que

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