INFORME LABORATORIO LABORATORIO
POR: ANDREA JARAMILLO SAUL ECHEVERRI
DOCENTE: ANDRES CARO.
LABORATORIO DE QUIMICA DE ALIMENTOS
UNIVERSISDAD DE ANTIOQUIA QUIMICA FAMACEUTICA INGENIERIA DE ALIMENTOS 2014
Introducción.
El deterioro de los alimentos puede originarse por diversas causas: acción de enzimas, normalmente presentes en los tejidos vegetales y animales; reacciones puramente químicas tales como hidrólisis, oxidación, pardeamiento no enzimático, acción de agentes físicos: helada, calor, humedad, sequedad; en fin proliferación y acción de microorganismos. El resultado de este deterioro es la perdida de pigmentos característicos del alimento, sabores indeseables, formación de compuestos tóxicos y perdidos de la calidad nutricional principalmente. La formación de pigmentos oscuros en los alimentos durante el procesado y el almacenamiento es un fenómeno muy común. El tema es de interés primordial, ya que no solo involucra el color y el aspecto del alimento, sino también su sabor y su valor nutritivo. Una de las reacciones que producen este tipo de cambios físicos y quimos en los alimentos, se conoce como reacciones de pardeamiento no enzimático, Este pardeamiento es el que se presenta a más a menudo, cuando los alimentos se someten a tratamientos térmicos muy altos o cuando se almacenan por períodos muy largos; como resultado final se observan las coloraciones oscuras, una disminución de la solubilidad de las proteínas y del valor nutricional, así como la aparición de sabores y olores. A pesar de que muchos aspectos de estos fenómenos no han sido elucidados por completo, especialmente en lo referido a las últimas etapas de formación de pigmentos, se presume que el pardeamiento no enzimático se produce a través de tres mecanismos diferentes: • La reacción de Maillard , que implica la interacción entre azucares y aminoácidos (libres o combinados en forma
de péptidos y proteínas). El químico francés Maillard fue el primero en estudiar la condensación de azucares con aminoácidos, informo en 1912 que cuando se calienta una mezcla de azucares se forman sustancias parduscas denominadas melanoidinas. Desde entonces, la reacción de Maillard ha sido considerada como la causa principal del pardeamiento no enzimático en los alimentos y se menciona una gran cantidad de evidencias experimentales como prueba de esto. Para que la reacción de Maillard se lleve a ca bo se requiere de: - Azúcar reductor (cetosa o aldosa) - Un grupo amino libre (generalmente es lisina) proveniente de un aminoácido o proteína. • Reacciones que involucran el ácido ascórbico, el ácido ascórbico es el responsable del pardeamiento que ocurre
en los jugos y concentrados de frutas. Las soluciones que contienen ácido ascórbico en presencia de aminoácidos se oscurecen más rápidamente que las soluciones de azúcares y aminoácidos bajo las mismas condiciones. Se produce pardeamiento en soluciones de ácidos ascórbico puro a altos valores de pH. En los jugos cítricos el pardeamiento se presenta cuando alto porcentaje de ácido ascórbico ha desaparecido. El pardeamiento producido por la degradación del ácido ascórbico puede presentarse en presencia de oxígeno o en ausencia de él. • Caramelización de azucares con o sin la acción catalítica de ácidos, Esta reacción de oscurecimiento también
llamada pirolisis, ocurre cuando los azucares se calientan por encima de su punto de fusión; se efectúa tanto a pH´s ácidos como alcalinos y se acelera con la adición de de ácidos carboxílicos de algunas sales. Se presenta en los alimentos que son tratados de manera drástica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificación, las frituras y los dulces a base de leche como el arequipe y natillas. Los mecanismos que suceden son muy complejos y no se conocen en su totalidad. No hay duda de que en los alimentos, que son sistemas complejos, a menudo se produce la combinación o interacción de los tres procesos. Los componentes importantes de los alimentos que intervienen en el pardeamiento no enzimático son carbohidratos de bajo peso molecular y sus derivados azúcares, ácidos ascórbico, compuestos carbonilo. También contribuye en esta reacción los aminoácidos libres y los grupos amino libre de las proteínas y péptido; hay que anotar que el pardeamiento puede presentarse en ausencia de sustancias nitrogenadas. El pardeamiento no enzimático se presenta con mayor frecuencia en los tratamientos de cocción, pasteurización, deshidratación o en el almacenamiento de los productos. El pardeamiento puede tener en los alimentos efectos favorables y desfavorables; los primeros dan a los alimentos el color, aroma y sabor que los caracterizan, por ejemplo café tostado y los segundos color, aroma y sabor desagradables, en algunos casos disminución de la solubilidad y pérdida del valor nutricional.
Objetivo.
Conocer los mecanismos de formación y reacción de las etapas que se llevan a cabo en las reacciones de pardeamiento. Ilustrar las reacciones de pardeamiento pardeamiento químico Maillard, usando diferentes azúcares y aminoácidos o proteínas y caramelización.
Materiales y reactivos necesarios.
Gradilla Mechero Pinza para tubo Beaker de 250 y 400 ml Cuchillo de acero inoxidable
Glucosa Fructosa Sacarosa Aminoácidos Aceite de cocina (250 ml) Ácido cítrico.
Método 1. Colocar en cada tubo de ensayo una pequeña cantidad de un aminoácido y una cantidad
igual de un azúcar reductor o no reductor. Mezclarlos bien y humedecerlos con 0.5 ml de agua, calentar en mechero. Observar color y olor. Calentar para las reacciones aproximadamente entre 100°C – 180°C en mechero, sin carbonizarlos.
MEZCLA A INVESTIGAR
N° 1 2 3 4 5 6 7
AZÚCAR Glucosa Sacarosa Glucosa Glucosa Glucosa Fructosa Fructosa
COMPUESTO AMINICO O NO Grupo no amínico (cítrico) Caseína Lisina o Triptófano Leucina Acido aspártico Tirosina Acido aspártico
COLOR Amarillo Blanco pálido Amarillo ocre ocre Marrón Café Café Amarillo ocre ocre
AROMA Dulce (confite) Viejo (a guardado) Dulce quemado Tajada frita Plastilina Café Banano
ANALISIS 1.
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Los componentes más importantes en las reacciones de oscurecimiento no enzimático son los carbohidratos de bajo peso molecular y sus derivados, aminoácidos libres y grupos aminos libres de proteínas y péptidos cuyos cuyos procesos de interacción son de polimerización dando dando como resultados pigmentos oscuros, evidenciándolo en las reacciones de la practica como se muestran en las imágenes anteriores, las cuales se observa como en la mayoría de las reacciones hay un cambio de color a amarillo ocre, seguido por un olor característico de la reacción dada y en algunos casos se forman componentes volátiles como el CO 2 producto de la deshidratación del agua. 2. Pardeamiento de papas fritas.
Pelar tres papas, cortarlas en rodajas y/o en formas diferentes (triángulos, círculo y rectángulo).
Escaldarlas en agua a 100 °C, durante un minuto. Dividir Dividir las papas en los tres grupos de acuerdo a su forma, para identificar cada grupo. Colocar en remojo los grupos de la siguiente manera y durante una hora.
Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3
En agua Glucosa al 5% Sacarosa al 5%
Triángulos Círculos Rectángulos
Después de una hora, freír los tres grupos de papas, al mínimo tiempo y en la misma sartén. Separar los grupos y anotar las diferencias de coloración desarrolladas en iguales tiempos. ANALISIS 2.
Papas Fritas
Las primeras papas en pardear después de la fritura fueron las del grupo # 2 (las circulares como evidenciamos en la imagen), esto fue posible ya que a las papas tienen un alto valor biológico de proteína ya que es rica en aminoácidos como lisina, leusina e isoleucina que al adicionarles un azúcar bastante reductor (actúa como un catalizador) como es la glucosa y sometiéndolas a un proceso de calentamiento como es el de las fritura (pirolisis) adquiere un sinnúmero de reacciones conocidas como reacciones de maillard, dando como resultado un color dorado de las papas. Este grupo (el # 2) reacciono primero que todos los demás grupos porque la fuente prioritaria de aminoácidos que tiene la papa, es la lisina que junto con el azúcar más reductor, la g lucosa, acelera la reacción. El siguiente grupo en producir el pardeamiento más rápido fue el # 3, aunque la sacarosa no es reductora, en su formación posee una molécula de glucosa y otra de fructosa, por lo tanto también ocurre la reacción de pardeamiento pero más lenta que la que en el grupo # 1 por no ser reductora. Y por último el grupo # 1 fue la más lenta en pardear porque a esta no se le adiciono ningún azúcar reductor, solo agua, pero también ocurre el fenómeno de pardeamiento pues la reacción se da con los mismos azucares y aminoácidos de la papa, que son los almidones y la lisina respectivamente.
3. Caramelización.
Prepare 3 cápsulas de porcelana porcelana con las siguientes siguientes mezclas: •
1 g de sacarosa y 5 ml de agua para humedecer (tiempo: 3:10 min)
•
1 g de glucosa y 5 ml de agua para humedecer (tiempo: 3:13 min)
•
1 g de fructosa y 5 ml de agua para humedecer (tiempo: 2:58 min)
Caliente moderadamente hasta obtener caramelo, observando el orden en que se produce el fenómeno, y anote cambios de color y aroma en tiempos iguales. Al comenzar la fusión, al empezar el cambio de color y al finalizar, remueva con un agitador de vidrio; tome una muestra y disuélvala en 10 ml de agua y determine pH igualmente, presencia de azúcares reductores con Felhing. ANALISIS 3.
En las reacciones de las 3 muestras hubo desprendimiento de gases volátiles normales por la deshidratación del agua, el color (amarrillo ocre) prácticamente fue el mismo en las 3 pero siendo en el de la sacarosa un poco, pero tan solo un poco más claro, su olor fue agradable al percibirlo, pues se torna como un dulce, típico olor a caramelo pero también el de la sacarosa no fue tan intenso como los otros, pero en conclusión todas las reacciones respecto a sus propiedades sensoriales fueron muy similares.
Prueba de felhing para las muestras m uestras
Corresponden a: - Tubo 1: Sacarosa + Agua - Tubo 2: Glucosa + Agua - Tubo 3: Fructosa + Agua
Cuestionario. 1. Proponga la reacción de Maillard
Es la interacción entre un azúcar reductor (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre proveniente de un aminoácido o de una proteína. Ocurre en el pan tostado, el café, la carne y la cebolla caramelizada. Se ve influenciada por:
PH ↓ 6.0 disminuye la velocidad de reacción. Aw ↑ Aw aumenta la velocidad de reacción. presencia de iones metálicos como Cu, Fe3+ Fe2+ . naturaleza del CHO ↓ tamaño → mas reactivos. Tipo de aminoácido ↓ tamaño → masreactivos.
Temperatura ↓la ↓la temperatura se detiene y ↑ la temperatura aumenta en la
reacción.
FASES. CONDENSACIÓN: Amina + grupo carbonilo ↔ agua + glucosilamina.
DESHIDRATACION: Bases de schiif ↔ HMF + HMF + HMF. NOH: los grupo amino que intervienen en un enlace peptídico no están libres li bres por lo que no actúan en este mecanismo.
HMF
MELANOIDINA: sustancias coloreadas obtenidas cd la reacción de maillard, es el responsable de la coloración final y en sus síntesis influye el furfural, HMF.
2. Proponga la reacción de caramelización.
REACCION DE CARAMELIZACION: ocurre cuando los azucares se calientan por arriba de su punto de fusión (pirolisis).
Caramelización en medio acido: caramelo oscuro y con poco aroma. Caramelización en medio alcalino: caramelo claro y con más aroma.
3. ¿Por qué se produce el pardeamiento?
Este es el cambio de color generalmente a oscuro que se produce en los alimentos, mediante reacciones de oscurecimiento que sintetizan pigmentos coloreados oscuros m odificando: color, sabor, olor y alterando el valor nutricional del alimento implicado. Se da por métodos químicos, sin intervención de enzimas.
4. Haga una evaluación crítica de la práctica.
Si bien las reacciones estudiadas como las de maillard, son las responsables de la mayoría de los colores y sabores en los alimentos ricos en azucares reductores y proteínas, ejemplos de estos tenemos el cambio del color tostado del pan, el agradable olor del café caliente, el sabor y olor de la l a cerveza, etc., son reacciones que sensorialmente son agradables, también encontramos otras reacciones que no lo son y aun mas, pueden ser nocivas y muy indeseables, como es la de la leche esterilizada, y aunque no fue el objetivo principal de la practica si podemos observar de manera indirecta que factores como el tipo de hidrato de carbono, tipo de aminoácido o proteína, concentración de sustratos, tempo de temperatura y cocción, pH, presencia de inhibidores y la actividad del agua afectan en las reacciones de pardeamiento no enzimático.
5. Explique la reacción de pardeamiento de la vitamina C
El acido ascórbico en presencia de O 2 se oxida mediante una reacción reversible a acido deshidroascorbico estableciendo un sistema de oxido-reduccion este acido se sigue oxidando y se transforma dicetogulonico el cual por la degradación de strecker se cicla y produce un anhídrido carbonico mas frufural que se polimeriza y forma melanoidinas, las cuales son responsables del pardeamiento (se pierde vitamina C). Bibliografía.
Salvador Badui Dergal. Alhambra Mexicana. Química de los alimentos. Cuarta edición Editorial, S.A. de C.V., 1/01/1993.
Ramírez Acero Ruth Isabel. Duitama. Química de los alimentos. Segunda Edición. Universidad Nacional Abierta Y A Distancia (UNAD), Enero 2010.
Cibergrafía: http://www.slideshare http://www.slideshare.net/dicoello/reaccion-de-mail .net/dicoello/reaccion-de-maillard-278108 lard-2781087, 7, visitado el 23 de enero del 2014.
