UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
MANUAL DE LABORATORIO
QUÍMICA DE ALIMENTOS PROGRAMA EDUCATIVO: QUÍMICO EN ALIMENTOS
M. A. P. GUADALUPE O. SANTAMARÍA SANTAMARÍA GONZÁLEZ GONZÁLEZ M. en C. A. LAURA ALEJANDRA SÁNCHEZ PAZ Julio 2014 1
ÍNDICE PRESENTACIÓN .............................................................................................................................. 3 INTRODUCCIÓN ..................................................... ....................................................... ................... 4 OBJETIVOS GENERALES ....................................................... .................................................... ... 5 REGLAMENTO DE LABORATORIO ............................................................................................. 6 EVALUACIÓN .................................................................................................................................... 7 PRACTICA No. 1 ............................................................................................................................... 8 Determinación de la actividad de agua (Aw) en alimentos. ..................................................... ... 8 PRÁCTICA No. 2 ............................................................................................................................. 13 Determinación de la capacidad amortiguadora en diferentes alimentos ................................ 13 PRACTICA No. 3 ............................................................................................................................. 17 Propiedades del almidón .................................................. .................................................... .......... 17 PRACTICA No. 4 ............................................................................................................................. 21 Geles de pectina ............................................. ...................................................... ........................... 21 PRACTICA No. 5 ............................................................................................................................. 24 Distinción entre azúcares reductores y no reductores .............................................................. 24 PRÁCTICA No. 6 ............................................................................................................................. 27 Reacciones de caramelización ................................................. .................................................... . 27 PRACTICA No. 6 ............................................................................................................................. 30 Reacción de Maillard....................................................................................................................... 30 PRACTICA No. 7 ............................................................................................................................. 34 Estabilidad de aceites comestibles .................................................. ............................................. 34 PRACTICA No. 8 ............................................................................................................................. 39 Absorción lipídica ............................................................................................................................. 39 PRACTICA No. 9 ............................................................................................................................. 44 Capacidad emulsificante de las proteínas ............................................... .................................... 44 PRACTICA No. 10 ................................................... ....................................................... ................. 48 Interacción entre los componentes de los alimentos ................................................ ................. 48 PRACTICA No. 11 ................................................... ....................................................... ................. 57 Inhibición de pardeamiento enzimático .................................................... .................................... 57
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ÍNDICE PRESENTACIÓN .............................................................................................................................. 3 INTRODUCCIÓN ..................................................... ....................................................... ................... 4 OBJETIVOS GENERALES ....................................................... .................................................... ... 5 REGLAMENTO DE LABORATORIO ............................................................................................. 6 EVALUACIÓN .................................................................................................................................... 7 PRACTICA No. 1 ............................................................................................................................... 8 Determinación de la actividad de agua (Aw) en alimentos. ..................................................... ... 8 PRÁCTICA No. 2 ............................................................................................................................. 13 Determinación de la capacidad amortiguadora en diferentes alimentos ................................ 13 PRACTICA No. 3 ............................................................................................................................. 17 Propiedades del almidón .................................................. .................................................... .......... 17 PRACTICA No. 4 ............................................................................................................................. 21 Geles de pectina ............................................. ...................................................... ........................... 21 PRACTICA No. 5 ............................................................................................................................. 24 Distinción entre azúcares reductores y no reductores .............................................................. 24 PRÁCTICA No. 6 ............................................................................................................................. 27 Reacciones de caramelización ................................................. .................................................... . 27 PRACTICA No. 6 ............................................................................................................................. 30 Reacción de Maillard....................................................................................................................... 30 PRACTICA No. 7 ............................................................................................................................. 34 Estabilidad de aceites comestibles .................................................. ............................................. 34 PRACTICA No. 8 ............................................................................................................................. 39 Absorción lipídica ............................................................................................................................. 39 PRACTICA No. 9 ............................................................................................................................. 44 Capacidad emulsificante de las proteínas ............................................... .................................... 44 PRACTICA No. 10 ................................................... ....................................................... ................. 48 Interacción entre los componentes de los alimentos ................................................ ................. 48 PRACTICA No. 11 ................................................... ....................................................... ................. 57 Inhibición de pardeamiento enzimático .................................................... .................................... 57
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PRESENTACIÓN El presente manual está diseñado para los alumnos que cursan el quinto semestre del Programa Educativo de Químico en Alimentos, el manual integra información suficiente para desarrollar las competencias básicas de la unidad de aprendizaje de química de alimentos. El trabajo en el laboratorio debe ser un componente fundamental del proceso de enseñanza – aprendizaje en donde los alumnos entran en contacto con equipos, metodologías y otras herramientas, que les permiten experimentar y desarrollar su potencial para abordar de mejor manera el conocimiento conceptual y procedimental. Las actividades que se llevarán a cabo son experimentales iniciando con la determinación del pH en diferentes tipos de alimentos hasta la interacción de los componentes de los alimentos. Las sesiones prácticas están programadas para que los alumnos puedan desarrollar diversas competencias características del método científico, tales como: la observación y comprensión de fenómenos, desarrollo de procedimientos y técnicas experimentales. Así como la integración de diversos aspectos científicos, todas estas actividades están enfocadas a contribuir al cumplimiento de los atributos relacionados con el perfil de egreso. El presente manual esta integrado por 11 prácticas de laboratorio las cuales fueron debidamente diseñadas para cubrir con los requisitos académicos establecidos en la unidad de aprendizaje teórico.
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INTRODUCCIÓN La Química de Alimentos, es la ciencia que se encarga del estudio de la composición, propiedades y cambios químicos que experimentan los diferentes diferentes tipos de alimentos. alimentos. La Química de los Alimentos está relacionada con otras ciencias, como son: la bioquímica, la química orgánica, la biología molecular, la química, la microbiología entre otras. Durante los últimos 150 años se ha avanzado mucho en la elucidación de la naturaleza de los cambios químicos y bioquímicos producidos en los alimentos. Los motivos de la iniciación relativamente tardía y el lento progreso de la ciencia de los alimentos puede atribuirse a la complejidad del tema. La mayor parte de los componentes de los alimentos posee grupos químicamente activos en sus moléculas. Pueden participar en complicadas series de reacciones, los unos con los otros y con el medio que rodea al alimento (aire, agua, luz, materiales de empaque, equipo de proceso), muchas de estas reacciones se aceleran por la presencia de catalizadores biológicos. El conocimiento de las propiedades y comportamiento de los diferentes tipos de alimentos, son fundamentales para que el Químico en Alimentos pueda controlar los alimentos que son sometidos a un sinfín de condiciones, que van desde la conservación, refrigeración, congelación, deshidratación, concentración hasta la adición de conservadores químicos. La conservación de los alimentos debe ser cada vez más efectiva, esto se logra a través del estudio de los cambios químicos producidos en los alimentos durante su manipulación, manufactura y almacenamiento, para ello es importante entender los mecanismos que los deterioraron y las medidas para controlarlos. Los cambios que sufren los alimentos pueden ser deseables o indeseables. El comprender estos cambios es de primordial importancia para el especialista en alimentos cuya tarea es tratar de lograr los cambios deseables y prevenir los indeseables.
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OBJETIVOS GENERALES Integrar los los conocimientos básicos relacionados con la estructura química, química, composición de los alimentos.
Determinar las principales reacciones de deterioro que se presentan en los los diferentes tipos de alimentos.
Explicar los cambios que ocurren en los alimentos alimentos durantes los diferentes procesos a que son sometidos así como las interacciones entre los componentes de los mismos.
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REGLAMENTO DE LABORATORIO
1.
Para el acceso al laboratorio el alumno deberá tener puesta la bata blanca y limpia
2.
Se les permitirá entrar al laboratorio a los alumnos que cuenten con el material y equipo solicitado en cada práctica.
3.
La tolerancia para ingresar al laboratorio será diez minutos después de la hora señalada.
4.
Los objetos personales deben ser guardados en los cajones de las mesas de trabajo
5.
No esta permitido: comer, beber y en general se recomienda tener cuidado personal con el manejo del material utilizado en cada práctica
6.
Es importante mantener orden, respeto y compañerismo dentro del laboratorio.
7.
El material de deshecho debe ser tratado de acuerdo a las normas establecidos en el manual de higiene y seguridad de la Facultad de Química
8.
Cualquier contingencia que se presente durante la práctica se deberá avisar al profesor inmediatamente.
9.
Se deberá cumplir con los lineamientos establecidos para solicitar equipo y reactivos
10. Al concluir las actividades en el laboratorio es importante lavarse las manos con abundante agua y jabón. 11. Todo material que se rompa o extravié el grupo deberá de recuperar dicho material. 12. Se deberán atender todas las normas de seguridad establecidas en el laboratorio 6
EVALUACIÓN La calificación obtenida del laboratorio corresponde a un 30% de la calificación total. En el laboratorio se evalúan los siguientes aspectos: Exámenes laboratorio
35 %
Exámenes parciales
35 %
Reportes
30 %
Estructura del reporte Resultados
20 puntos
Discusión
40 puntos
Conclusiones
20 puntos
Cuestionario y Bibliografía
20 puntos 100 %
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PRACTICA No. 1 Determinación de la actividad de agua (Aw) en alimentos.
Objetivo: Determinar el contenido de humedad y la actividad de agua Aw en diferentes alimentos Evaluar la variación de actividad de agua con el contenido de humedad de un alimento
Introducción: Los tejidos vegetales y animales contienen agua en diferentes proporciones, distribuida de manera muy compleja y heterogénea. Las proteínas, los carbohidratos y los lípidos contribuyen a la formación de complejos hidratados de alto peso molecular y cuya caracterización e identificación en un alimento es difícil de efectuar. En general, el contenido de humedad de un alimento, es el agua total que contiene sin considerar que en los alimentos existen zonas o regiones microscópicas, que debido a su composición química no permiten la presencia del agua, lo cual provoca una distribución heterogénea a través del producto. El agua no solo contribuye a las características reológicas y de textura de un alimento, sino que a través de las interacciones con sus diferentes componentes, determina el tipo de reacciones químicas que pueden ocurrir en el alimento. El término actividad de agua Aw establece el grado de interacción del agua con los demás constituyentes del alimento, y es una medida indirecta del agua disponible para llevar a cabo las diferentes reacciones a las que están sujetas estas sustancias químicas. 8
Todos los alimentos contienen una cierta cantidad de agua, la cual desempeña un papel muy importante que se refleja en la estabilidad química, física y microbiológica del producto durante las distintas fases de producción, procesamiento y conservación. Matemáticamente se define como: Aw = % HR / 100 o bien: Aw = P / Po % HR = humedad relativa de equilibrio del alimento P = presión de vapor del agua del alimento a la temperatura T Po= presión de vapor del agua pura a temperatura T La escala de la Aw es de 0 - 1.0, mientras que la de humedad relativa es porcentual de 0-100 %.
Métodos de determinación de Actividad de agua Se basan en las medidas de las propiedades coligativas del agua tales como presión de vapor, presión osmótica, depresión del punto de congelación elevación del punto de ebullición. La depresión del punto de congelación, al igual que los cambios en otras propiedades coligativas, están relacionados con la Aw. Este método es adecuado para medir la Aw de alimentos líquidos dentro del intervalo de alta Aw (0.98 – 1.0), aunque también se ha recomendado para valores tan bajos como 0.80.
Materiales: Muestras (de preferencia no líquidas) Galletas Pan de caja Papas fritas Leche en polvo
Café granulado botanas Harina de trigo tortilla
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Procedimiento: Determinación del contenido de humedad de un alimento. Método de termobalanza 1. Realizar la tara del platillo de la balanza con el porta muestras ajustando a cero 2. Pesar de 2 a 3 g de la muestra finamente dividida y repartida de manera homogénea en toda la superficie del porta muestras. 3. Programar el calentamiento e iniciar el proceso observando la pérdida gradual de peso de la muestra y el aumento de porcentaje de humedad de la misma.
Determinación de la actividad de agua de un alimento, utilizando sales de referencia 1. Colocar suficiente cantidad de dos sales de referencia, una con alta y otra con baja actividad de agua (ver cuadro) en recipientes de 250 ml con tapa hermética debidamente rotulados con el nombre de la sal de referencia utilizada y su correspondiente actividad de agua. Sal de referencia Aw 25°C Aw30°C MgCl
0.328
0.324
K2CO3
0.432
0.432
NaNO3
0.743
0.731
KBr
0.809
0.803
KCl
0.843
0.836
KNO3
0.936
0.923
K2 SO4
0.973
0.970
Actividad de agua de algunas sales de referencia
2. Construir seis “porta muestras” con papel aluminio y rotularlos, o en su defecto utilizar frascos de gerber primera etapa, pesar exactamente en balanza analítica 0.2000 g de muestra en cada porta muestra. 3. Introducir tres de las muestras en cada recipiente con las sales de referencia escogidas.
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4. Taparlos y mantenerlos a temperatura ambiente (25°C) durante por lo menos 24 horas. Después de este tiempo la humedad relativa del alimento se ha equilibrado con la humedad relativa de la sal de referencia. 5. Pesar de nuevo las muestras y calcular la masa de agua perdida o ganada por cada una de ellas. Calcular el porcentaje de agua ganado o perdido por el alimento.
Resultados: Graficar la Aw de las sales de referencia contra el porcentaje de agua ganado o perdido por la muestra. Trazar una línea recta entre ambos puntos, la intersección con el eje X es la Aw de la muestra analizada. %
Sal de referencia 1
H2O ganado o perdido por la muestra %
Sal de referencia 2
Aw
Aw de la muestra
Recopilar los datos obtenidos por los demás compañeros para diferentes alimentos y construir un gráfico que muestre la variación de Aw con el contenido de humedad de cada alimento.
Actividad de Síntesis: Explicar la diferencia entre la determinación de humedad de un alimento y la determinación de su Aw
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Cuestionario: 1.
¿Cuáles son los alimentos de humedad intermedia, cuál es el rango de aw en el cual se encuentran?
2.
¿Qué efecto tiene el uso de solutos como el NaCl en el valor de la a w?
3.
¿Qué efecto tiene la temperatura en las curvas de adsorción?
4.
Con que soluto lograría una mayor disminución de la a w : azúcar o sal, explicar.
5.
¿Por qué los procesos de adsorción y desorción no siguen la misma tendencia en los alimentos?
Bibliografía: 1.
Owen R. Fennema. 2000. Food Chemistry . Marcel Dekker, Inc.
2.
Belitz,H.D. Grosch, W. 1992.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. España.
3.
Adrian J., Potus J., Poiffait A., Dauvillier P. Análisis Nutricional de los alimentos. Acribia. Zaragoza España.
4.
Herrera C, Bolaños N. Lutz G. 2003. Química de alimentos. Manual de laboratorio. Universidad de Costa Rica.
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PRÁCTICA No. 2 Determinación de la capacidad amortiguadora en diferentes alimentos
Objetivo: Repasar los aspectos químicos de los ácidos y bases, así como el cálculo respectivo. Medir la capacidad amortiguadora de diferentes alimentos, mediante técnicas potenciométricas, analizando su influencia en los alimentos.
Introducción: Muchos alimentos contienen importantes concentraciones de ácidos. Los ácidos pueden estar presentes en forma natural o agregarse durante el procesamiento. La mayoría de los alimentos son sistemas amortiguadores complejos. Durante el procesamiento de los alimentos, los cambios de pH afectan el sabor, color, textura, estabilidad y comportamiento. Los ácidos y las bases llevan a cabo funciones importantes en los alimentos, entre ellas el control de crecimiento microbiano, la inhibición de pardeamiento, la prevención de la oxidación de lípidos, el favorecimiento de la emulsificación y el mejoramiento de sabor. Entre las funciones de los ácidos están la intensificación del sabor, control de crecimiento microbiano, coagulación de proteínas, emulsificación, control de padeamiento, acción amortiguadora y quelación de metales (para control de la oxidación de lípidos). Las bases se utilizan también como aditivos de alimentos, para modificar el sabor, color y textura, acentuar el pardeamiento, inducir el pelado en frutas y verduras y producir CO 2, quitar el sabor amargo en aceitunas, solubilizar proteínas (las sales de fosfato evita la coagulación de proteínas en la leche evaporada y condensada y produce textura suave en quesos procesados. 13
Las soluciones amortiguadoras estabilizan el pH en alimentos. Al utilizar la sal del ácido que ya está presente como buffer, se reduce la acidez, sin agregar sabores característicos de la neutralización. Muchos buffer están presentes de manera natural en los alimentos, en productos animales los aminoácidos, proteínas y sales de fosfatos actúan como amortiguadores. En las plantas los principales amortiguadores son los ácidos orgánicos (ácido cítrico, málico, oxálico, tartárico) junto con las sales de fosfatos.
Materiales: Potenciómetro Vasos precipitado 150 ml Piseta Agitador de vidrio Licuadora Pipetas 10 ml Matraz volumétrico 200 ml Bureta y soporte para bureta Probeta graduada 100 ml Papel para pesar y espátula Agitador con placa caliente Reactivos: Ácido cítrico monohidratado. PM: 210 g/mol Solución amortiguadora de pH 4 Solución amortiguadora de pH 7 Agua destilada HCl 0.001 N NaOH 0.001 N HCl 0.5 N NaOH 0.5 N Muestras alimentos: (una por equipo) Refresco 7 up o coca cola Huevo entero
Leche de soya Carne cruda molida
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Procedimiento: 1. Realizar los cálculos necesarios para preparar 200 ml de una solución amortiguadora de citrato 0.05 M, pH 3 a partir de ácido cítrico monohidratado, utilizando una solución de KOH 0.5N 2. Determinar la capacidad amortiguadora en la dirección alcalina del buffer mediante la titulación de 100 ml de este con KOH 0.5 N. Exprese la capacidad amortiguadora como el número de moles de OH - que deben agregarse a un litro de solución amortiguadora para aumentar el pH en una unidad. 3. Repetir el paso anterior utilizando HCl 0.001 N, en lugar de buffer de citrato, es decir determinar la capacidad amortiguadora del HCl 0.001 N. 4. Calcular la capacidad amortiguadora del buffer de citrato y el del HCl 0.001 N, determinando el número de moles de OH- que se requieren para aumentar el pH de un litro de las dos soluciones amortiguadoras en una unidad. Explique cualquier discrepancia entre el valor experimental y el calculado. 5. Transferir 100 ml de la muestra y medir la capacidad amortiguadora en la misma forma en que se realizó para el buffer de citrato.
Resultados: Comparar la capacidad amortiguadora de cada uno de los alimentos y discutir la importancia de esta durante el procesamiento de los mismos.
Actividad de Síntesis: Explicar qué determina la capacidad amortiguadora de una solución buffer
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Cuestionario: 1.
¿Qué importancia tiene determinar el pH en los alimentos?
2.
Diferencias entre acidez y pH
3.
Durante el deterioro de los alimentos ¿hay variaciones en el pH? Explica la respuesta.
4.
Consulta la bibliografía e indica que pH tienen los siguientes alimentos:
Alimento Tortilla de maíz Atún Leche Coca cola Aceite de maíz Espinacas
pH
Alimento Aderezos Queso panela Harina de trigo Jugo de frutas plátano naranja
pH
Bibliografía: 1.
Denis D. Miller. Química de Alimentos. Manual de Laboratorio. 2001. Limusa
2.
Skoog and Learny. 1997. Análisis Instrumental . 4ª Ed. Mc. Graw Hill.
3.
Salfield R. 1977. Prácticas de Ciencia de los Alimentos. Acribia. España.
4.
Pearson. 1999. Composición y análisis de alimentos. Ed. CECSA.
5.
Vickie A. Vaclavik. 1998. Fundamentos de la Ciencia de los Alimentos. Acribia España
6.
CRC. Handbook of Biochemistry
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PRACTICA No. 3 Propiedades del almidón
Objetivo: Observar en el microscopio la estructura del almidón de diferentes cereales a diferentes temperaturas observando su temperatura de gelatinización.
Introducción: El almidón es un polisacárido que constituye la reserva energética de la plantas, está formado por dos polímeros de glucosa; la amilosa, una estructura lineal con enlaces -D en forma espiral, y la amilopectina, que posee ramificaciones semejantes a la amilosa unidas por enlaces -D a un tronco central. Ambos polímeros se encuentran distribuidos dentro de pequeñas partículas llamadas gránulos, cuyo examen microscópico permite reconocer su origen, ya que su forma y tamaño son característicos para cada tipo de almidón. En presencia de agua los gránulos se hinchan ligeramente, pero conforme se incrementa la temperatura (50º - 60º), aumenta su volumen dependiendo del origen del almidón. Si el tratamiento térmico es mayor se alcanza la temperatura de gelatinización, la cual se determina visualmente con ayuda del microscopio, calentando los gránulos de almidón en presencia de agua a diferentes temperaturas hasta observar su rompimiento.
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Materiales: Balanza semi analítica Microscopio Termómetro de –10º a 150ºC Vasos de precipitados de 250 ml Portaobjetos (10) Cubreobjetos (10) Tubos de ensaye Muestras: 50 g de cada una Harina de trigo Harina de tapioca harina de arroz Harina de maíz
Vasos de precipitados de 50 ml Varilla de vidrio Parrilla eléctrica Cristalizadores Vasos de plástico de 50 ml Baño de temperatura controlada
Harina de papa Papa fresca rallada Sacarosa Ácido cítrico
Procedimiento: 1.
Preparar una fórmula base pesando 2.1 g de cada una de las harinas por separado y agregando 30 ml de agua destilada a cada una.
2.
Colocar una gota de suspensión en un portaobjetos y taparlo con el cubreobjetos, evitar en lo posible la inclusión de burbujas de aire.
3.
Observar al microscopio las diferentes harinas (40x); identificar su origen con base en la figura 1. (Pearson. Análisis Químico de los Alimentos, última edición).
4.
Dibujar las observaciones.
5.
El resto de la suspensión calentarla en baño maría a 50º C durante 3 minutos.
6.
Observar al microscopio el grado de hinchazón de los gránulos y observar posibles rupturas.
7.
Continuar el calentamiento a 60º, 70º, 80° y 90 º C, observando los cambios producidos en el microscopio.
8.
Determinar a qué temperatura se inicia la gelatinización (Dibujar las observaciones de los cambios que sufren los gránulos) vaciar las dispersiones en vasos de gelatina y refrigerar. 18
9.
Observar al día siguiente la consistencia, claridad, resistencia del gel.
10. Observar si existe sinéresis y medir el líquido sobrenadante.
Efecto del azúcar y del pH en la gelatinización. 1.
Preparar nuevamente la fórmula base con harina de maíz y trigo y añadir 2.0 gr de sacarosa, verificar la temperatura y el tiempo a la cual los gránulos comienzan a gelatinizar.
2.
Preparar nuevamente la fórmula base con la harina de maíz y trigo, y añadir 4.0 gr de sacarosa, verificar la temperatura y el tiempo a la cual los gránulos comienzan a gelatinizar.
3.
Preparar nuevamente la fórmula base con la harina de maíz y trigo, y añadir 0.5 gr de ácido cítrico, verificar la temperatura y el tiempo a la cual los gránulos comienzan a gelatinizar.
4.
Preparar nuevamente la fórmula base con la harina de maíz y trigo, y añadir 1.0 gr de ácido cítrico, verificar la temperatura y el tiempo a la cual los gránulos comienzan a gelatinizar.
5.
Vaciar en vasos de gelatina y refrigerar, observar al día siguiente las características del gel y si existe sinéresis. Medir el líquido sobrenadante.
Resultados: Comparar estructuras de los diferentes gránulos, observando el proceso de gelatinización y el efecto del pH y la adición de azúcar en la firmeza del gel. Explicar con fundamento.
Actividad de Síntesis: Explicar la relación que existe entre el tamaño del gránulo de cada tipo de harina y la temperatura de gelatinización.
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Cuestionario: 1.Si se le diera una harina cuyo origen desconoce, ¿qué haría para identificarla? 2.¿A qué se le da el nombre de retrogradación? 3.¿Por qué varía la temperatura de gelatinización en almidones de diferentes orígenes? 4.¿Por qué la temperatura de gelatinización se considera un intervalo?
Bibliografía: 1. Vaclavik, V. A. 2002. Fundamentos de Ciencia de los Alimentos. Ed. Acribia. España 2. Belitz Grosch.1992. Química de los Alimentos. Ed. Acribia Zaragoza, España. 3. Fennema R. Owens.2000. Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España
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PRACTICA No. 4 Geles de pectina
Objetivo: Estudiar el efecto que tienen algunos factores en la formación de un gel, a partir de una pectina comercial.
Introducción : Al hablar de sustancias pécticas se hace referencia a un variado grupo de po lisacáridos en donde el ácido galacturónico es el principal componente.
Las sustancias pécticas aparecen en todas las plantas, principalmente en frutos y tejidos jóvenes, en forma soluble (pectina) o insoluble (pro pectina) y cuya concentración relativa depende del estado de maduración. La forma insoluble se encuentra como sal de calcio o 21
magnesio o unida a polisacáridos de alto peso molecular como celulosa, la cual por una serie de reacciones enzimáticas que suceden en la maduración se transforma en pectina permitiendo que el fruto aumente de tamaño y modifique su textura, haciéndose más blando. La pectina es un coloide hidrofílico reversible, sus soluciones son dextrógiras frente a la luz polarizada. La pectina cruda comercial contiene una cantidad de impurezas, tales como las hemicelulosas, pentosanos, galactosanos y otros compuestos pero pueden purificarse mediante precipitaciones sucesivas. Las pectinas son solubles en agua y su amplio uso en la Industria alimentaria se basa en la propiedad de formar geles, cuya viscosidad depende en gran medida de factores como pH, fuerza iónica, presencia de azúcares, entre otros.
Materiales: Balanza analítica Parrilla eléctrica Vasos de precipitados de 50 ml Espátula Baño con temperatura controlada
Termómetro Vasos gelatineros de plástico de 100 ml Vasos de precipitados de 100 ml Varilla de vidrio
Reactivos Ácido cítrico 5 g Pectina comercial 10 g Sacarosa 300 g
Procedimiento: Preparar un gel con pectina comercial con los siguientes reactivos: Ácido cítrico 0.3 % Agua 36.7 % Azúcar 61.5 % Pectina 1.5 %
1. Mezclar la pectina, azúcar y el ácido cítrico. Calentar el agua a 80 ºC, en baño maría. Adicionar lentamente y con agitación constante la mezcla anterior en pequeñas cantidades, hasta disolver completamente. Dejar a temperatura ambiente hasta formación del gel. 22
2. Preparar otros dos geles, uno con los mismos ingredientes pero sin adicionar azúcar y el otro sin adicionar ácido cítrico.
Resultados: Evaluar las diferencias entre los tres geles formados y explicar químicamente.
Actividad de Síntesis: Explique el mecanismo de formación de geles de pectinas al adicionar azúcar y ácido.
Cuestionario: 1.
¿Por qué precipitan las pectinas con etanol?
2.
¿Cuál es la relación entre la proporción de pectina en un fruto y su grado de madurez?
3.
¿Por qué se adicionan cationes polivalentes como el calcio en la elaboración de algunos productos alimenticios?
4.
¿Cómo se podría reducir la cantidad de azúcar durante la manufactura de mermelada, sin variar la cantidad de pectina?
Bibliografía: 1.
Vaclavik, V. A. 2002. Fundamentos de Ciencia de los Alimentos. Ed. Acribia. España
2.
Belitz,H.D. Grosch, W. 1992.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. España.
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PRACTICA No. 5 Distinción entre azúcares reductores y no reductores
Objetivo: Aprender a distinguir entre un azúcar reductor y uno no reductor
Introducción : Los azúcares que contienen un grupo hemiacetal se llaman azúcares reductores, porque son capaces de reducir diversos agentes oxidantes. Con base en esta tendencia a oxidarse, se han creado varias pruebas para detectar azúcares reductores. Entre estas se encuentra la prueba de Tollen (los azúcares se mezclan con Ag+ en solución acuosa de amoniaco), la prueba de Fehling (los azúcares se mezclan con Cu +2 en solución acuosa de tartrato) y la prueba de Benedict (los azúcares se mezclan con Cu +2 en solución acuosa de citrato). Al mezclarse con estas soluciones, los azúcares reductores se oxidan, lo que hace que se reduzca la valencia del ion metálico.
Materiales: Tubos de ensayo Matraces volumétricos 50 ml Placa caliente
Vasos precipitado 600 ml Baño maría a 37 °C Baño de agua a ebullición
Reactivos Glucosa cristalina, fructosa, sacarosa, lactosa HCl 0.1 N 24
NaOH 0.5 N Solución Benedict (CuSO4 en solución amortiguadora de citrato-carbonato) Solución de almidón Solución de amilasa
Procedimiento: 1. Transferir 3 ml de solución de almidón a cada uno de dos tubos de ensayo 2. Agregar 5 gotas de solución de amilasa a uno de los tubos de ensayo del iniciso anterior e incubar ambos durante 15 min en baño de agua a 37°C 3. Preparar soluciones de glucosa, sacarosa, fructosa, lactosa 0.1 M)
(50 ml de cada una
4. Preparar 50 ml de sacarosa 0.1 M en HCl 0.1 N 5. Transferir alícuotas de 5 ml de la solución de sacarosa y HCl a dos tubos de ensayo 6. Calentar uno de los tubos en baño de agua en ebullición durante 10 min , enfriar. Mantener el otro tubo a temperatura ambiente. Neutralizar el HCl de ambos tubos agregando 1 ml de NaOH 0.5 N a cada uno de ellos. 7. Transferir 3 ml de cada solución, incluyendo las soluciones de almidón y las soluciones de sacarosa calentada y sin calentar a tubos de ensayo separados. 8. Agregar 8 gotas de solución de Benedict a cada tubo (incluyendo las soluciones de almidón y un testigo de agua). Mezclar bien. 9. Colocar los tubos en un tubo de agua en ebullición durante tres minutos 10. Retirar los tubos del baño, explicar las diferentes coloraciones
Resultados: Comparar los resultados obtenidos con las tres soluciones de sacarosa (en agua, en HCl, en HCl calentado), explicar diferencias.
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Con base en las observaciones y consulta bibliográfica determina si el almidón y el almidón tratado con amilasa es o no reductor.
Actividad de Síntesis: Dibuja la estructura de cada uno de los azúcares probados. Identificarlos como reductores o no reductores.
Cuestionario: 1. ¿Qué estructura es característica de los azúcares reductores? 2. La fructosa no es una aldosa; sin embargo es un azúcar reductor, explicar. 3. ¿Todos los disacáridos son azúcares no reductores? 4. Dibuja y nombra la estructura de cinco glucósidos que podrían estar presentes en alimentos
Bibliografía: 1. Dennis D. Miller. 2001. Química de Alimentos, Manual de laboratorio. Limusa Wiley. 2. Belitz,H.D. Grosch, W. 1992. Química de los Alimentos. Ed. Acribia. España.
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PRÁCTICA No. 6 Reacciones de caramelización Elaboración de flan
Objetivo: Evaluar el efecto del pH en las características físicas del caramelo
Introducción: Con frecuencia durante el procesamiento, almacenamiento y preparación de los alimentos y de los ingredientes de estos, se forman colores pardos o café. Algunas reacciones que producen color café son catalizadas por enzimas. Otras reacciones de pardeamiento son no enzimáticas como la caramelización y la reacción de Maillard. Los azúcares en solución son bastante estables al calor a valores de pH entre 3 y 7. Sin embargo al fundir azúcar seco o calentar soluciones de azúcar en presencia de catalizadores ácidos o básicos, el azúcar se carameliza dando colración café y aportando aromas agradables. Los colores del caramelo se utilizan ampliamente para dar color a las bebidas de cola y otros alimentos.
Materiales: Báscula Licuadora 27
Flanera Olla express (hay una para alimentos en el laboratorio) Parrilla para baño maría Abrelatas
Ingredientes: Leche condensada 1 lata Leche entera 1 lata (la medida anterior) Huevos 4 piezas Azúcar 20 g Jugo de limón, recién extraído o Bicarbonato de sodio
Procedimiento: 1.
Precalentar la olla express con un poco de agua colocando la parrilla para baño maría.
2.
Colocar el azúcar en la flanera y el jugo de limón o el bicarbonato (solamente uno de estos por equipo) y poner a fuego medio.
3.
Retirar el caramelo del calentamiento cuando se tenga una coloración oscura. En ambos casos en el mismo tiempo.
4.
Dejar enfriar un poco, observar intensidad de la coloración y desprendimiento de aroma en ambos casos.
5.
Licuar los demás ingredientes de 5 a 8 seg.
6.
Vaciar al molde con el caramelo, tapar y cocinar por 15 min en olla express ó una hora a baño maría en estufa.
7.
Dejar enfriar y desmoldar con cuidado
Resultados: Explicar las diferencias de aroma y color del caramelo formado a diferente pH
28
Actividad de Síntesis: Explicar cómo afecta el pH ácido y alcalino en la formación de color y aroma en el caramelo.
Cuestionario: 1.
¿A qué pH se favorece la formación del pigmento oscuro y por qué?
2.
¿Qué cambios estructurales sufre la sacarosa conforme se incrementa la temperatura?
3.
Dar algunos ejemplos de los alimentos en los que es deseable la formación de caramelo.
4.
En base a los resultados obtenidos, si usted deseara un aroma y sabor más intenso para su producto, ¿qué haría?
5.
¿Cuáles son los principales productos de descomposición en la reacción de caramelización?
Bibliografía: 1.
Dennis D. Miller. 2001. Química de Alimentos, Manual de laboratorio. Limusa Wiley.
2.
Belitz H.D., Grosch,W. 1992. Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España.
3.
Fennema R. Owens.2000. Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España.
29
PRACTICA No. 6 Reacción de Maillard Elaboración de cajeta
Objetivo: Identificar la reacción de Maillard durante el proceso de elaboración de cajeta. Identificar los elementos necesarios para que la reacción de Maillard se lleve a cabo favorablemente. Observar el efecto del pH en la reacción de Maillard
Introducción: Las reacciones de oscurecimiento son muy importantes en alimentos, ya que su sabor, su olor y su textura pueden ser modificados de acuerdo con estos cambios. Este es uno de los principales problemas que se tienen durante el procesamiento y almacenamiento de productos deshidratados y semi-secos, leche en polvo y evaporada, aunque en algunos casos esta reacción se persigue precisamente para producir un color deseado en alimentos como el pan. El oscurecimiento se puede presentar a través de cuatro mecanismos como los son la reacción de caramelización, oxidación, polifenol oxidasa y reacción de Maillard. Se conoce con el nombre de reacción de Maillard a aquella que se lleva a cabo entre un grupo aldehído o cetona, proveniente de los azúcares reductores, y grupo amino de aminoácidos o proteínas. Este tipo de reacción de oscurecimiento es el que sucede más frecuentemente cuando los alimentos se calientan a temperaturas altas, o cuando se almacenan por períodos muy largos y va acompañado, además, por una reducción de la solubilidad de las proteínas, una baja en el valor nutritivo y la producción de sabores amargos. 30
Esta reacción designa un grupo muy complejo de transformaciones que traen consigo la formación de múltiples compuestos. Entre ellos pueden citarse las melanoidinas, que afectan también el sabor aroma y valor nutritivo de los alimentos, además pueden dar lugar a la formación de compuestos mutagénicos o potencialmente carcinogénicos como la acrilamida.
Materiales: Cofia y cubreboca, trapo limpio, jabón y estropajo Dos cacerolas de un litro con mango Dos palita de madera Dos envases de plástico con tapa de medio litro Parrilla eléctrica o de gas o mechero con soporte Ingredientes (traer por duplicado) Medio litro de leche 100 g de azúcar morena (19% respecto al volumen de leche) Canela 1 g de bicarbonato (una cucharada sopera por cada 5 litros de leche) 40 a 50 g de glucosa (10% de glucosa respecto al volumen inicial de leche)
Procedimiento: Elaborar dos tipos de cajeta: Uno siguiendo la fórmula base de arriba y otro duplicando la cantidad de bicarbonato Observar el efecto del pH en la reacción de Maillard. 1.
Colocar en la cacerola 500 ml de leche entera y el azúcar, disolver perfectamente calentando levemente. Determinar grados Brix. (%)
2.
Agregar el bicarbonato y una rajita de canela (opcional)
3.
Calentar a fuego medio primero y una vez en ebullición a fuego lento para evitar derrames hasta evaporar aproximadamente al 50 % del volumen inicial, moviendo constantemente. Aproximadamente 40 min.
4.
Dejar enfriar un poco y volver a determinar grados Brix (%) El valor debe estar entre 50 y 55 % ° Brix.
31
5.
Agregar la glucosa manteniendo la agitación hasta alcanzar una consistencia suave.
6.
Agregar el saborizante deseado: Si se quiere hacer cajeta quemada se debe preparar azúcar caramelizada y agregarla aún caliente a la cajeta. Se puede agregar esencia de vainilla. Para cajeta envinada adicionar 7% de ron (respecto al volumen final)
Resultados: Determinar la concentración de los azúcares necesaria en el producto para producir la reacción de Maillard. A partir de los datos de °Brix Explicar la interacción de cada uno de los ingredientes para producir la reacción de Maillard. Observar coloración final de los dos productos y determinar el efecto del pH en la reacción de Maillard.
Actividad de Síntesis: Elabora un cuadro que explique las ventajas y desventajas de la reacción de Maillard
Cuestionario: 1.
Explica el mecanismo de formación de compuestos coloridos y aromáticos en la reacción de Maillard
2.
Cómo es que se utiliza sacarosa y aun así se da la reacción de Maillard siendo que éste no es un azúcar reductor.
3.
Qué factores aceleran la reacción de Maillard
4.
Qué factores inhiben dicha reacción
5.
Por qué se dice que esta reacción reduce el valor nutritivo de los alimentos. 32
Bibliografía: 1.
Fennema , O.(2006). Food Chemistry.
2.
Badui D. (2006 ) Química de los Alimentos. Pearson Adison Weslwey
3.
Belitz. Grosch. 1992.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España. Pags. 294-305.
4.
Dominic W. S. Wong.1989.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España. Pag. 126.
33
PRACTICA No. 7 Estabilidad de aceites comestibles
Objetivo: Determinar el índice de acidez de un aceite como indicativo del grado de deterioro por exposición al oxígeno, luz, temperatura, agua.
Introducción: Existe un gran número de análisis para evaluar las características físicas y químicas de los lípidos, y continuamente se desarrollan nuevas metodologías que hacen las determinaciones más rápidas y exactas; sin embargo, existen métodos tradicionales que se usan de manera rutinaria en muchos laboratorios y empresas para llevar a cabo un control de calidad de la materia prima que se utiliza. Las grasas y los aceites son un material muy susceptible a condiciones ambientales como el oxígeno, luz y temperatura. Las grasas y los aceites pueden sufrir diferentes transformaciones que además de reducir el valor nutritivo del alimento producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables, esto se debe a que el enlace éster de los acilglicéridos es susceptible a la hidrólisis química y enzimática, y a que los ácidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidación. El término rancidez se usa para describir los diferentes mecanismos a través de los cuales se alteran los lípidos. Químicamente, los triglicéridos de las grasas sufren una hidrólisis dando como resultado glicerol más ácidos grasos libres. Estos últimos son responsables de la acidez de los lípidos. Un método para cuantificar el grado de acidez de una grasa es el índice de acidez, que se define como el número de miligramos de KOH necesarios para saponificar los 34
ácidos grasos de una grasa y se expresa generalmente en por ciento de ácidos grasos calculado en términos de ácido oleico o de cualquier otro ácido graso que se tome como referencia.
Materiales: Baño maría Bureta con soporte Placa de calentamiento
Matraces Erlenmeyer 250 ml Pipetas 10 ml
Reactivos Alcohol neutralizado a la fenolftaleína Solución de KOH 0.1 N Indicador de fenolftaleína Muestras de aceite comestible 50 ml
Procedimiento: Por equipo colocar cuatro recipientes con 20 ml de aceite comestible (es importante que sea el mismo aceite) a cada una de las siguientes condiciones durante dos semanas: CONDICIÓN
FACTOR DETERIORO
1 (Control) Frasco de vidrio. Temperatura ambiente oscuridad con tapa
No
2 Frasco de vidrio. Expuesto a sol y luz, sin tapa.
Luz solar y O2
3 Frasco de vidrio. Aceite de fritura.
Calor
4 Envase de lata. Tapado con papel aluminio. En refrigeración.
Metales
Se traerán el día de la práctica y se determinará a cada uno el porcentaje de acidez de acuerdo al método establecido en el manual. Anotar los cambios físicos observados en los diferentes aceites: color, olor.
Determinación de Índice de Acidez: 35
1. En un matraz erlenmeyer de 250 ml se pesan 2.5 g de muestra. 2. Se añaden 37.5 ml de alcohol neutralizado a la fenolftaleína y se disuelve la muestra. 3. Se calienta en baño maría a temperatura incipiente (Es requisito indispensable calentar) 4. Añadir 3 ó 4 gotas de solución indicadora de fenolftaleína. 5. Titular con la solución de KOH hasta que el líquido sobrenadante adquiera una coloración rosa pálido y persista durante 30 segundos.
Cálculos: El resultado se expresa en mg de KOH de acuerdo a la siguiente expresión: I.A. = (56.1) (N) (V) P En donde: N= normalidad de la solución de KOH V= ml gastados de KOH en el título de la muestra P= peso de la muestra en gramos 56.1 = equivalente de la potasa Si se conoce el ácido graso libre presente en la muestra y se desea expresar el resultado en función de éste, se utiliza la siguiente fórmula: % AGL = (Meq)(N)(V)x100 P En donde: Meq= miliequivalente del ácido graso presente en la muestra, por ejemplo:
ácido oleico = 0.0282
ácido láurico = 0.0200 36
N= normalidad de la solución de KOH V= ml gastados de KOH en el título de la muestra P= peso de la muestra en gramos %AGL= % de ácidos grasos libres
Resultados: Determinar el grado de deterioro de cada muestra de aceite en función del % de acidez. Discutir en orden de importancia los factores estudiados, justificando químicamente el deterioro del aceite durante su almacenamiento en las condiciones estudiadas.
Actividad de Síntesis: Describe el mecanismo de reacción mediante el cual los antioxidantes actúan protegiendo los lípidos.
Cuestionario: 1.
¿Qué son los AG y cómo se presentan en los lípidos?
2.
¿Cuáles son los AG más abundantes en el aceite de maíz?
3.
Anota los I.A. normales del aceite muestra
4.
¿Por qué no es conveniente refrigerar los aceites?
5.
¿Crees que el cambio de color en un aceite sea indicativo de la rancidez? (Justifica tu respuesta)
6.
¿Qué factores pueden acelerar la descomposición de los lípidos por lipólisis?
7.
¿Qué indica el % de AGL?
37
Nota: El alcohol neutralizado a la Fenolftaleína se prepara con alcohol de 96 ° al cual se le añaden unas gotas de fenolftaleína (no debe tomar ninguna coloración), se procede a titular con NaOH 0.1 N hasta que vire a un color rosa muy claro.
Bibliografía: 1.
NMX-F-101-1970. Índice de Acidez en Aceites y Grasas Vegetales.
2.
R. Lees. Análisis de los Alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, España.
3.
Fennema R.Owens; 2000.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España.
38
PRACTICA No. 8 Absorción lipídica Elaboración de donas
Objetivo: Determinar el grado de absorción lipídica de un alimento frito dependiendo de la cantidad de grasa contenida por el mismo, temperatura y tiempo de fritura.
Introducción: El término grasa incluye a todos los triglicéridos y se relaciona con los productos lipídicos de origen animal y otros minoritarios de origen vegetal, mientras que aceite se refiere a los lípidos de origen vegetal, independientemente del estado líquido o sólido que adquieran según la temperatura ambiental o su punto de fusión. Los lípidos de los alimentos, salvo muy raras excepciones, contienen AG (ácidos grasos) de cadena lineal saturados o insaturados. Algunos AG están presentes en todas las grasas y aceites y otros lípidos. Este es el caso de los ácidos oleico, linoleico, esteárico, palmítico y palmitoleico. Especial importancia han adquirido el linoleico (Ω 6) y el linolénico (Ω 3) por su relación con efectos potencialmente beneficiosos para la salud.
La fritura es un proceso culinario que consiste en introducir un alimento en un baño de aceite o grasa caliente a temperaturas elevadas (150-200º C), donde el aceite actúa de transmisor del calor produciendo un calentamiento rápido y uniforme del producto. Los cambios que se producen en el alimento tras un proceso de fritura dependen tanto del tipo, características y calidad del aceite como de las del alimento, y de la temperatura y el tiempo de fritura. Se recomienda una temperatura de 175-185º C y unos minutos variables en función del tamaño y cantidad de producto introducido.
39
La mínima absorción de grasa por el alimento durante el freído es importante para obtener características organolépticas agradables así como menor aporte calórico y mayor estabilidad del alimento.
Materiales: Termopar Cofia y cubreboca, trapo limpio, jabón y estropajo Recipiente de plástico grande para realizar la mezcla de ingredientes Batidora Moldes para donas Papel servitoalla Rodillo de madera Freidora (se puede adaptar con una olla mediana y una coladera que se pueda sumergir dentro de la olla) Palita de madera o volteador Recipiente para guardar las donas Ingredientes 1 kg de harina 90 g de azúcar 6 g de sal 30 g de leche en polvo 30 g de manteca vegetal 30 g de margarina 3 huevos 44 g de levadura fresca Para hacer el cálculo de proporciones de la formulación se toma como base el peso de la harina. Pesar los ingredientes para 4 kg de harina. Formulación reducida en grasa Reducir aproximadamente en un 15% la cantidad de grasa, agregando un 2% de maltodextrina respecto a la cantidad de harina. ½ kg harina 45 g azúcar 3 g sal 15 g leche en polvo 1 huevo 22 g de levadura fresca 22 g de margarina 22 g de manteca vegetal 10 g de maltodextrina 40
Procedimiento: 1. Pesar los ingredientes necesarios para 4 kg de harina 2. Pesar la formulación reducida en grasa 3. Colocar en la batidora todos los ingredientes en polvo: harina, leche en polvo, azúcar y sal. 4. Agregar la levadura y los demás ingredientes líquidos. 5. Mezclar los ingredientes en la batidora. 6. Agregar poco a poco agua tibia y mantener mezclando aproximadamente 15 min. hasta obtener una masa suave y elástica, 7. Calcular la cantidad de agua añadida por diferencia del peso final de la masa y el peso de los ingredientes, considerando un huevo sin cascarón como 40 g en promedio. 8. Dejar en refrigeración 10 min. 9. Extender la masa en forma rectangular, sobre un poco de harina, dejándola con un grosor de 2 cm. Cortar las donas. 10. Dejar leudar en horno hasta que más o menos doblen su tamaño (1hr aproximadamente). 11. Pesar tres donas antes de pasarlas a freír, de la formulación base y la reducida en grasa. 12. Freír estas donas a 120°C volteándolas una sola vez. 13. Retirar del aceite, dejar enfriar sobre un papel para que se absorba el exceso de grasa y pesar nuevamente las donas. 14. Repetir el procedimiento con otras tres donas de cada formulación a temperatura superior a 150 °C. 15. Calcular el porcentaje de absorción de grasa con el peso antes y después de freír de cada lote de donas: formulación y variación de temperaturas. 41
16. Bañarlas en azúcar con canela o bien con glaseado. Preparación del glaseado: Azúcar glas y crema Lyncott 50% de cada ingrediente. Cocoa opcional si se quiere sabor de chocolate. Batir hasta que la mezcla tenga una consistencia espesa. Improvisar una duya con una bolsa de plástico y decorar las donas una vez enfriadas.
Resultados: Con los pesos obtenidos de las donas determinar el porcentaje de absorción de grasa considerando la formulación con maltodextrina y las dos temperaturas de freído. Cómo influye la temperatura del aceite y el tiempo de freído en la absorción de grasas. Cómo influyen los demás componentes del alimento (huevo, leche, harina) en la absorción de grasas. Identificar los ingredientes que contienen algún tipo de grasa, explicar su composición y la propiedad funcional que tienen en el alimento.
Actividad de Síntesis: Explicar químicamente el proceso de freído de un alimento.
Cuestionario: 1. Qué sucede cuando se calienta un aceite a más de 200 °C 2. Qué es el punto de humo y cómo afecta la calidad de un alimento 3. Cómo se obtiene un mínimo de absorción de grasas en el alimento para hacerlo más agradable al paladar. 4. Por qué no deben utilizarse recipientes de metal durante el proceso de freído 5. Qué tipo de grasas son recomendables para freír alimentos y por qué 42
Bibliografía: 1.
Astiasarán, I. y Martínez, A. J. 2003. Alimentos composición y propiedades. McGraw-Hill Interamericana. Madrid. España. TX 541/A85 2000.
2.
Vaclavik, V.A. 2002. Fundamentos de ciencia de los alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España. TX 531/V33 2002.
3.
Fennema R.Owens; 2000.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España.
4.
Charley H. (2004). Tecnología de los Alimentos. Limusa . México
43
PRACTICA No. 9 Capacidad emulsificante de las proteínas Elaboración de mayonesa
Objetivo: Determinar la capacidad emulsificante de diferentes proteínas en la elaboración de mayonesa.
Introducción : Las propiedades funcionales de las proteínas han sido definidas como “las propiedades fisicoquímicas que afecta el comportamiento y las características de un alimento y que contribuye a la calidad final del producto". Estas propiedades dependen en gran parte de las interacciones de las proteínas con otros constituyentes de los alimentos como carbohidratos, lípidos, agua y sales; además de factores como pH, temperatura, fuerza iónica, constante dieléctrica del medio en el que se encuentren, concentración y el tipo de proteína. Una de las propiedades de las proteínas es la capacidad emulsificante y espumante, que son propiedades de superficie. Las emulsiones son sistemas compuestos por dos líquidos inmiscibles en los que la fase dispersa se encuentra en forma de pequeñas gotas distribuidas en la fase continúa o dispersante. Estos sistemas son inestables, y si se les permite reposar por un rato, las moléculas de la fase dispersa tienden a agregarse para formar una capa que pueda precipitar o subir a la superficie, según la densidad de las dos fases. La formación de emulsiones estables necesariamente requiere de agentes emulsificantes que reduzcan la tensión superficial entre las dos fases (agentes tensoactivos o surfactantes). La forma de determinar el tipo de emulsificante requerido para un cierto alimento es mediante el factor conocido como HLB Balance Hidrófilo- Lipófilo, que es una medida de 44
la atracción que tiene el emulsificante por la fase acuosa o lipídica. Un emulsionante altamente lipófilo es el monoestearato de polioxietileno y el sorbitan. La escala de HLB varía de 0 a 20. Los emulsionantes que tienen valores de 2 a 8 son solubles en aceite, mientras que los que se encuentran entre 14 y 18 son solubles en agua. Las espumas se pueden definir como una dispersión de burbujas de gas en el seno de un líquido viscoso o de un semisólido, y se forman por una adsorción de moléculas reactivas en la interfase gas-líquido. El fluido que se localiza entre los glóbulos de gas se le designa con el nombre de lamela y sirve como estructura básica de las espumas, la mayor estabilidad de la espuma se obtiene cuando la lamela, o la distancia entre dos burbujas es del orden de 0.2 o una micra.
Materiales: Batidora o licuadora Frasco para guardar la mayonesa Palita de madera
Procedimiento: Mayonesa tradicional Ingredientes: huevo entero aceite de oliva, girasol, maíz, etc. Jugo de medio limón Sal
1 pieza ½ Litro
Preparación: 1. Colocar en la licuadora el huevo y comenzar a batir. 2. Agregar poco a poco el aceite sin dejar de batir. 3. Cuando ya esté formada la emulsión agregar el jugo de limón y la sal. 4. Puede condimentarse con un poco de mostaza o perejil. 5. Envasar la mayonesa en un frasco de vidrio y almacenar en refrigeración.
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Mayonesa de yogurt Ingredientes yogurt natural sin azúcar aceite de oliva, girasol, maíz, etc. Jugo de medio limón Sal Preparación:
Un vaso ½ Litro
1. Colocar en la licuadora el yogurt y comenzar a batir. 2. Agregar poco a poco el aceite sin dejar de batir. 3. Cuando ya esté formada la emulsión agregar el jugo de limón y la sal. 4. Envasar la mayonesa en un frasco de vidrio y almacenar en refrigeración.
Mayonesa de soya Ingredientes leche de soya a temperatura ambiente aceite de oliva, girasol, maíz, etc. Jugo de un limón Ajo Sal
½ vaso ½ Litro 1 diente
Preparación: 1. Colocar en la licuadora la leche de soya, la sal, pimienta y el ajo. Comenzar a batir 2. Agregar poco a poco el aceite sin dejar de batir. 3. Cuando ya esté formada la emulsión agregar el jugo de limón. 4. Envasar la mayonesa en un frasco de vidrio y almacenar en refrigeración.
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Resultados: Medir la capacidad emulsificante y la estabilidad de cada una de las emulsiones formadas en el transcurso de una semana.
Capacidad emulsificante = Cantidad de aceite emulsificado /100 mg de proteína
Actividad de Síntesis: Elabora un cuadro con las principales propiedades funcionales de las proteínas y su aplicación en procesamiento de alimentos.
Cuestionario: 1.
Qué factores son necesarios para formar una emulsión estable
2.
¿Por qué las proteínas tienen diferente capacidad emulsificante?
3.
Sugiere aplicaciones a nivel industrial de esta propiedad funcional de las proteínas (desarrollo de nuevos productos)
4.
Menciona cinco emulsificantes utilizados en la industria de los alimentos con su valor de referencia HLB
Bibliografía: 1.
Belitz. Grosch. 1992. Química de los Alimentos. Ed. Acribia, S. A. Zaragoza, España. Pags. 71-73
2.
Dominic W. S. Wong. 1989. Química de los Alimentos. Ed. Acribia, S. A. Zaragoza, España. Pags. 67-69.
47
PRACTICA No. 10 Interacción entre los componentes de los alimentos
Objetivo Identificar la función de cada uno de los componentes de un alimento; así como, la interacción entre estos durante su proceso de elaboración. Explicar químicamente lo que ocurre en el alimento durante el mezclado, batido, amasado, horneado con los carbohidratos, proteínas y grasas. Visualizar las propiedades funcionales de las proteínas del huevo, leche, harina de trigo y diferentes grasas en la elaboración de alimentos horneados.
Introducción Las proteínas de los diferentes alimentos tienen propiedades funcionales, específicas, que son aprovechadas en la elaboración de muy diversos alimentos, que dan características como estabilidad, textura, color, aroma. Las proteínas del huevo son ampliamente utilizadas en la panificación, aportando consistencia, firmeza, esponjosidad, aunado a las propiedades que da el gluten en la masa para pasteles y panes en general. Las grasas son una de las sustancias que con más frecuencia se emplean en panadería pastelería y en la elaboración de productos de horneado. Su empleo como mejorante de las características de la masa y como conservante se ha corroborado en numerosas investigaciones, esto depende de su propiedad emulsificante. El tipo de grasa presente en el pan puede tener diversos orígenes, ya sea animal, como manteca de cerdo, mantequilla o de origen vegetal como aceites y margarina. 48
Panqué de chispas de chocolate
Materiales Báscula Recipientes para mezclar Batidora Molde para panqué o pastel Ingredientes: chips de chocolate para hornear mantequilla o aceite vainilla azúcar huevos harina polvo de hornear leche
⅓ taza
90 g / 90 ml 1 cucharadita ⅔ taza (separados) 2 300 g 1 cucharadita ½ taza
Procedimiento: Se hará la formulación utilizando dos tipos de grasa, mantequilla o aceite, determinar la densidad del pastel considerando el peso de la masa, el peso del pastel horneado y el volumen del pastel. Determinar calidad de la miga obtenida: compacta, esponjosa, suave, seca. 1. Batir la mantequilla con el azúcar, agregar las yemas y la vainilla hasta obtener una mezcla cremosa. 2. Agregar poco a poco la harina, el polvo de hornear y la leche.
49
3. Agregar las claras a punto de turrón con movimientos envolventes sin batir. 4. Pesar el molde vacío previamente engrasado y enharinado. 5. Medir la altura y el diámetro del recipiente. Vaciar la mezcla en el molde y volver a pesar, medir la altura a la cual lleno el molde, para calcular posteriormente la densidad. 6. Colocar la mezcla en un molde para panqué, incorporando en el proceso las chispas de chocolate. 7. Se hornea por 30 minutos a 180 ºC. 8. Enfriar por 10 minutos y desmoldar 9. Pesar el pastel una vez frío. Antes de cortarlo, determinar su volumen y la densidad con las mediciones tomadas al molde. 10. Llenar los siguientes cuadros con las observaciones hechas a los pasteles. Tabla No 1. Apariencia exterior de los pasteles. Exterior Color de la costra Superficie Volumen
Mantequilla
Aceite
Tabla No 2. Apariencia interior de los pasteles. Interior
Mantequilla
Aceite
Tamaño de la miga Uniformidad de la miga Densidad Sensación gustativa Sabor Olor
50
Panqué de naranja Materiales Báscula Recipientes para mezclar Batidora Molde para pastel Ingredientes: Azúcar Harina de trigo cernida Huevos Mantequilla / aceite Polvo para hornear 4 cucharaditas Jugo y raspadura de dos naranjas Procedimiento
250 g 500 g 3 100 g ó 100 ml
1. Separar las claras de las yemas del huevo 2. Mezclar las yemas con el azúcar y la mantequilla o aceite 3. Continuar la mezcla hasta disolver el azúcar 4. Agregar poco a poco la raspadura y el jugo de naranja 5. Agregar harina y royal sin dejar de batir 6. Se baten las claras a punto de nieve y se incorporan suavemente a la masa. 7. Vaciar a un molde enharinado o encerado y hornear aproximadamente 30 min a 180 °C 8. Enfriar por 10 minutos y desmoldar 9. Pesar el pastel una vez frío. Antes de cortarlo, determinar su volumen y la densidad con las mediciones tomadas al molde. 10. Llenar los siguientes cuadros con las observaciones hechas a los pasteles.
51
Tabla No 1. Apariencia exterior de los pasteles. Exterior Color de la costra Superficie Volumen
Mantequilla
Aceite
Tabla No 2. Apariencia interior de los pasteles. Interior
Mantequilla
Aceite
Tamaño de la miga Uniformidad de la miga Densidad Sensación gustativa Sabor Olor
Pastel tres leches
Se harán dos formulaciones variando la cantidad de huevo a la mitad de la receta original y se harán las observaciones indicadas.
Materiales Báscula Recipientes para mezclar Batidora o batidor manual de globo Molde para pastel Ingredientes: 52
Claras Azúcar Yemas Harina de trigo cernida
12 250g (1 taza) 12 320 g
Horno precalentado a 200 °C
Procedimiento: 11. Batir las claras con ½ taza de azúcar hasta obtener punto de turrón 12. Aparte batir las yemas con el resto del azúcar hasta obtener punto de cordón. 13. Mezclar ambos batidos junto con la harina en forma envolvente. 14. Pesar el molde vacío previamente engrasado y enharinado. 15. Medir la altura y el diámetro del recipiente. Vaciar la mezcla en el molde y volver a pesar, medir la altura a la cual lleno el molde, para calcular posteriormente la densidad. 16. Hornear 25 min, sacar del horno, desmoldar. 17. Enfriar por 10 minutos y pesar 18. Bañar el pastel con la crema de tres leches Crema: 1 lata leche evaporada 1 lata media crema 1 lata leche condensada ¼ taza brandy 1 cucharadita esencia vainilla Licuar todos los ingredientes, bañar el pastel y guardar un poco para bañar al momento de servir.
Resultados: Pesar el pastel una vez frío, determinar su volumen y la densidad con las mediciones tomadas al molde. 53
Llenar los siguientes cuadros con las observaciones hechas a los pasteles. Tabla No 1. Apariencia exterior de los pasteles. Exterior Color de la costra Superficie Volumen
12 huevos
6 huevos
Tabla No 2. Apariencia interior de los pasteles. Interior Tamaño de la miga Uniformidad de la miga Densidad Sensación gustativa Sabor Olor
12 huevos
6 huevos
Flan napolitano con queso
Se harán dos formulaciones de flan variando el tipo de queso. Determinar consistencia final, sabor y explicar reacciones de proteínas, grasas, carbohidratos llevadas a cabo durante la elaboración del flan.
Materiales Báscula Licuadora Flanera Olla express Parrilla para baño maría 54
Abrelatas
Ingredientes: Leche condensada Leche entera Huevos Queso Philadelphia ó Requesón azúcar
1 lata 1 lata (la medida anterior) 4 90 g 20 g
Procedimiento: 1. Precalentar la olla express con un poco de agua colocando la parrilla para baño maría. 2. Caramelizar el azúcar en la flanera hasta obtener un color oscuro, a mayor color, sabor más intenso. 3. Licuar los ingredientes de 5 a 8 seg 4. Vaciar al molde, tapar y calentar por 15 min en olla express o una hora a baño maría en estufa. 5. Dejar enfriar y desmoldar con cuidado.
Actividad de Síntesis Explicar la funcionalidad de la interacción proteína agua y proteína carbohidrato
Cuestionario: 1. ¿Para qué se realiza el batido en este tipo de productos? 2. ¿Cuáles son los agentes emulsificantes empleados en las tres recetas? 3. ¿Por qué no es muy utilizado el aceite en la elaboración de pasteles? 55
4. ¿Qué atributos tiene el pastel preparado con 12 huevos? 5. ¿Por qué al pastel tres leches no se le adiciona polvo para hornear? 6. ¿Qué propiedades funcionales se están empleando en éstas recetas, de las diferentes proteínas involucradas? Explicar consultando bibliografía 7. ¿Cuáles son los factores que determinan las formas polimórficas en grasas? 8. En qué momento se llevan a cabo reacciones de Maillard
Bibliografía: 1.
Belitz, H. Y Grosch, W., 1988. Química de los Alimentos, Editorial Acribia. Zaragoza, España.
2.
Cheftel, J. y Cheftel, H. 1976. Introducción a la Bioquímica y Tecnología de Alimentos. V.I., Editorial Acribia. Zaragoza, España,
3.
Quaglia, G. 1989. Ciencia y Tecnología de la Panificación. Editorial Acribia. Zaragoza, España.
4.
Calaveras, J. 1996, Tratado de Panificación y Bollería. 1ra. Editorial Mundi Prensa. Madrid, España.
5.
Charley H. (2001).Tecnología de alimentos. México, D. F. Limusa
6.
http://www.agrotelecom.com/colab/art3.htm.
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PRACTICA No. 11 Inhibición de pardeamiento enzimático
Objetivo: Evaluar en diferentes alimentos algunos agentes inhibidores de oscurecimiento enzimático no químicos.
Introducción : El oscurecimiento enzimático es un factor de calidad en muchos frutos y vegetales, ya que se producen cambios en su color y su apariencia, siendo la mayoría de las veces indeseable, como es el caso del aguacate, papa, plátano y pera, entre otros; sin embargo, esta reacción puede ser deseable como en el caso del jugo de manzana. La formación de pigmentos en frutos requiere de tres factores, enzimas, O 2 y sustrato. Para evitar o retardar el oscurecimiento enzimático se requiere de ciertos factores físico-químicos: como el uso de atmósferas modificadas con nitrógeno y dióxido de carbono, temperatura, cambio de pH o adición de inhibidores naturales o químicos. El dióxido de azufre (o anhídrido sulfuroso, SO 2) se usa de manera tradicional como antioxidante y antimicrobiano en gran número de alimentos y en el vino. Algunas de sus numerosas ventajas incluyen la combinación de su actividad antioxidante con su capacidad antioxidásica, es decir, de inhibir la polifenoloxidasa que cataliza el pardeamiento (oscurecimiento) de numerosos productos. Además, su capacidad antimicrobiana previene el desarrollo de microorganismos, sin embargo se ha observado pérdidas de nutrientes como la vitamina B1 y reacciones alérgicas, por lo que su uso está siendo cada vez más restringido.
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Algunas sustancias naturales suelen inhibir el pardeamiento enzimático en alimentos, ya que modifican el pH de la enzima (ácido cítrico, ascórbico), sal, etc.
Materiales: Listar una semana antes el necesario. Cajas Petri desechables no necesariamente estériles Cuchillo, tabla para picar Ácido ascórbico, ácido cítrico, sal, bolsas para sellar al vacío, recipientes para escaldar, etc.
Muestras Manzanas, duraznos, papas, aguacate, plátano, champiñones, etc.
Procedimiento: Investigar los agentes que inhiben el pardeamiento enzimático de manera natural y evaluar su efecto en un alimento. Elegir uno o varios alimentos que presentan oscurecimiento enzimático y probar diferentes agentes no químicos que inhiban esta reacción sin alterar características físicas y sensoriales en el mismo. Observar y sacar conclusiones Realizarlo a diferentes tiempos y concentraciones y registrar las observaciones. Realizar un control es decir una muestra que no sea sometida a ningún tratamiento para poder hacer las comparaciones.
Resultados: Explicar químicamente el pardeamiento enzimático y la manera en que es inhibido mediante agentes naturales. De los agentes empleados deducir cuál funciona mejor para el alimento elegido. 58
