PRACTICA N° 3 PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRARIA, INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL Escuela Académica Profesional

INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Asignatura

QUIMICA DE LOS ALIMENTOS TEMA

:

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

PROFESOR

:

ING. DANTON MIRANDA CABRERA

ANTON RAMOS; CARLOS GIOMAR

ALUMNOS CICLO

:

FERNANDEZ JORGES, GERSON

:

V HUACHO – PERÚ PERÚ

2014


INTRODUCCION Durante la fabricación, el almacenamiento, el procesamiento, etc. muchos de los alimentos desarrollan una coloración que en ciertos casos mejora sus propiedades sensoriales, mientras que en otros las deteriora; la complejidad química de los alimentos hace que se propicien diversas transformaciones que son las que provocan estos cambios. Existe un grupo de mecanismos muy importantes llamados de oscurecimiento, encafecimiento o pardeamiento, que sintetizan compuestos de colores que van desde un ligero amarillo hasta el café oscuro; estos han sido clasificados en forma general como reacciones de pardeamiento enzimático y no enzimático. En las reacciones de tipo enzimático se encuentran aquellas que son catalizadas por enzimas presentes en algunos alimentos; en las del tipo no enzimático se incluyen la caramelización y la reacción de Maillard. Existen diversos factores como la temperatura, concentración, pH, etc. que afectan el comportamiento de estas reacciones así como también existen mecanismos que se emplean para controlar dichas reacciones en aquellos alimentos donde no sean deseados. La Actividad práctica a desarrollar tiene como finalidad hacer un estudio sencillo que permita al estudiante conocer y describir estas reacciones y concluir sobre su importancia en los procesos tecnológicos de la industria alimentaria.

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PRACTICA N°3: PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO I.

OBJETIVOS:  

II.

Demostrar las reacciones de Maillard y de caramelización de los azúcares. Observar las reacciones de pardeamiento no enzimático en alimentos como papa fritas y leche en polvo descremada. FUNDAMENTO: PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

Con frecuencia durante el procesamiento, el almacenamiento y la preparación de los alimentos y de los ingredientes de éstos, se forman colores pardos o café. Algunas reacciones que producen color café son catalizadas por enzimas. Estas reacciones casi siempre implican la oxidación de componentes de los alimentos. Otras reacciones de pardeamiento son de naturaleza no enzimática. Entre estas se encuentran la caramelización de los azúcares y la reacción de Maillard. CARAMELIZACIÓN 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. La caramelización da como resultado la formación de colores café y aromas agradables. Los colores del caramelo se utilizan ampliamente para dar color a las bebidas de cola y otros alimentos. Los caramelos son mezclas complejas de diversos pesos moleculares. Algunas veces se clasifican en tres grupos:   

Caramelano ( C 24 H 36 O 18) Carameleno (C 38 H 50 O 25) Caramelina (C 125 H 188 O 80)

Los compuestos de caramelo pueden tener carga positiva o negativa. La carga de las moléculas de caramelo es importante, porque una carga equivocada podría causar precipitación en el alimento que se va a colorear. Por ejemplo, los caramelos que se utilizan para dar color a los refrescos deben tener una carga negativa, de modo que no se combinen con los fosfatos y causen precipitación. El color de las bebidas de cola se produce calentando sacarosa en presencia de bisulfito de amonio. QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Página 3

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO El color de caramelo que se utiliza en el pan debe tener carga positiva. Este color se produce al calentar sacarosa sin catalizador hasta que se forma un color café quemado. Los monosacáridos son relativamente estables en el intervalo de pH 3-7; a ambos lados de estos límites, dependiendo de las condiciones existentes, sufren transformaciones más o menos importantes. Mientras que en medio ácido predominan las eliminaciones de agua manteniéndose la integridad de la cadena, en medio básico se producen enolizaciones con consiguientes y posteriores reacciones de los fragmentos. En medio ácido: Por calentamiento de monosacáridos en disoluciones débilmente ácidas, ymejor a concentraciones más altas del ácido, se producen, tras un lento proceso deenolización, deshidrataciones catalizadas por protones, que conducen, a través de algunos compuestos intermedios muy reactivos, a la formación de derivados del furano. A través de los correspondientes estadios intermedios se forma una serie de productos adicionales, entre ellos, un derivado de la furanona (acetilformoína), compuesto de fuerte aroma a caramelo. En medio básico: En presencia de bases, tanto aldosas como cetosas se enolizan fácilmente. Puesto que la enolización se transmite a lo largo de toda la molécula y también se producen rupturas de la molécula en mayor o menor medida, el espectro de los productos primarios posibles es muy amplio. Éstos a su vez son muy reactivos y forman, por ejemplo, mediante condensaciones aldólicas, un gran número de productos secundarios. Algunos de ellos, como la ciclopentenolona, son típicos compuestos con aroma a caramelo. LA REACCIÓN DE MAILLARD La reacción entre los azúcares y las aminas se conoce como reacción de Maillard. El color café en el Pardeamiento de Maillard es el resultado de la formación de melanoidinas, que son moléculas complejas de alto peso molecular. La reacción inicial es ente el gruido aldehído o cetona de una molécula de azúcar y un grupo amino, libre de una molécula de proteína o aminoácido, de aquí el término reacción azúcar-amina muy común. La reacción podría ser deseable (por ejemplo, el aroma a chocolate que se percibe cuando los granos de cacao se tuestan, es el resultado del pardeamiento) indeseable (por ejemplo, el color café oscuro desagradable que alguna vez aparece en las papas fritas durante el freimiento. Las aminas glucosídicas experimentan luego un reordenamiento de Amadori para formar una amino-desoxicetosa. Los productos de Amadori son inestables y pasan por una serie compleja de QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Página 4

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO reacciones que finalmente producen saborizantes, aromatizantes y pigmentos color café llamados melanoidinas. Son varios los factores que influyen en el gradúen que se produce el pardeamiento de Maillard en un alimento. En primer lugar, deben está presentes un aldehído o una cetosa (los azúcares reductores son los más importantes en los sistemas de alimentos) y una amina (sin duda, la proteína es la más importante). Otros factores incluyen la temperatura, la concentración de los azúcares y las aminas, el pH y el tipo de azúcar. Temperatura: Según Adrian (3),la velocidad de la reacción puede medirse a 37°C siempre y cuando se permita que el tiempo de reacción sea de varios días, la reacción es rápida 100°C y violenta a 150°C. Concentración: La reacción es extremadamente lenta en alimentos secos y en soluciones muy diluidas. Las reacciones de pardeamiento que proceden con mayor rapidez tienen lugar en alimentos que contienen de 10 a 15 % de humedad, esto se debe a que es necesario que exista cierta cantidad de agua para que los reactivos interactúen pero en soluciones muy diluidas, los reacciones estarán relativamente muy separados. El agua también actúa como inhibidor de la reacción, ya que varios de los pasos de la serie de reacciones complejas son deshidrataciones, cabría esperar que en exceso de agua, producto de las reacciones de deshidratación, inhiba la reacción. pH: El efecto principal del pH se relaciona con la protonación de los grupos amino. A valores bajos de pH, un mayor número de grupos amino estarán protonados y pocos quedará, disponibles para reaccionar Azúcar: Tanto la configuración estereoquímica como el tamaño de las moléculas de azúcar modifican la reacción de Maillard. En general, las moléculas de azúcar pequeñas reaccionan más rápido que las grandes, las pentosas reaccionan más rápidamente que las hexosas, y éstas con mayor rapidez que los disacáridos. No todas las hexosas reaccionan con la misma rapidez. La galactosa parece ser la más reactiva entre las hexosas comunes. La fructosa reacciona más rápidamente que la glucosa en las etapas iniciales, pero a medida que la reacción avanza las velocidades se invierten. El Pardeamiento de Maillard es un problema común en el almacenamiento de la leche en polvo, debido a su elevado contenido de lactosa y su proteína reactiva. El almacenamiento de la leche en polvo, en condiciones desfavorables, da como resultado un deterioro considerable de la calidad. La tabla 1 muestra una comparación entre leche en polvo fresca y almacenada. QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Página 5

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO Tabla 1 Efectos del Almacenamiento en la leche descremada en polvo CARACTERÍSTICAS

POLVO FRESCO

POLVO ALMACENADO

pH de la leche reconstituida

6,73

6,50

Poder reductor (Índice de ferricianuro)

0,9

16

100

36

Valor biológico (proteína)

84,5

67,5

Valor biológico con adición de lisina

76,4

80,1

Sabor de de la leche reconstituida

Agradable

Desagradable

Contenido de N amínico libre,% del v i

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III.

Modificado de la referencia Condiciones de almacenamiento: 60 días, 37°C, humedad 7,3% MATERIALES Y REACTIVOS:

3.1 MATERIALES Y EQUIPOS:                

Beaker de 1000 ml Probeta de 50 ml Tubos de ensayos Luna de reloj Placas de petri Balanza analítica Espátula Horno microondas Cocina Sartén con mango Aceite Papas medianas Cebollas Cuchillos Tablas Leche en polvo

3.2 REACTIVOS:  sacarosa  glucosa  lactosa QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Página 6

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO   

IV.

clara de huevo acido cítrico Cloruro de sodio (NaCl) PROCEDIMIENTO:

a) Reacción de Maillard (Pardeamiento No Enzimático): 

   

Colocar en tubos de ensayos azúcares y aminoácidos (1 gramos de cada componente) como se indica en la tabla siguiente: N° Tubo

Azúcar

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Glucosa Glucosa

Sacarosa sacarosa sacarosa Lactosa Lactosa Lactosa

Compuesto amínico --------Arginina Lisina Lisina Arginina --------Arginina lisina -----Arginina Lisina

Color formado

Aroma producido

Mezclar bien humedeciendo las muestras calentar suavemente a la llama de un mechero bunsen o cocinilla. Observar el color y el olor que se produce. Comprobar si la mezcla calentada de azúcar y aminoácido producen algún aroma que recuerde a un determinado alimento.

b) Demostración: Pardeamiento en leche en polvo desgrasada:    

En 5 lunas de reloj pesar 10 gramos de leche en polvo desgrasada. Colocar 4 de las muestras en un horno a 125°C. Retirar una muestra a los 10, 20, 30 y 60 minutos, respectivamente. Compare todas las muestras y describa su color.

c) Pardeamiento de las Patatas Fritas:   

Blanquear algunas patatas crudas, cortadas ya para freír, sumergiéndolas en agua hirviendo (100°C) durante 1 minuto. Dividir las patatas en 3 grupos (para identificarlos se deben cortan en tres longitudes diferentes. Poner en remojo los grupos de la siguiente manera y durante una hora; Grupo 1: en agua, Grupo 2: en solución de glucosa al 1%, Grupo 3: en solución de sacarosa al 1%.


PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO 



Después de 1 hora, freír los 3 grupos de patatas para normalizar las condiciones de cocinado, freírlas todas juntas en la misma sartén, esto iguala el tiempo, la temperatura y la clase de aceite utilizada en la fritura. Separar los 3 grupos después de cocinados (valiéndonos de la diferencia de longitud de las patatas).Examinar las patatas fritas y anotar cualquier diferencia de coloración.

Nota: Los azúcares reductores son uno de los dos importantes grupos de sustancias que tienen que estar presentes para que tenga lugar la reacción de Maillard. Si se incrementa la concentración de azúcares reductores, se incrementa también la intensidad de la reacción de Pardeamiento. d) Caramelización Cuando se calientan los azúcares solos, muestran un pardeamiento por caramelización, esta reacción es distinta a las ya estudiadas. Durante este proceso, se piensa que los azúcares experimentan una deshidratación y desintegración, polimerizándose los productos resultantes y los polímeros formados son coloreados. La caramelización requiere más altas temperaturas que el pardeamiento no enzimático, no siendo una reacción rápida. En condiciones ácidas la caramelización se acelera. Procedimiento: A. Preparar tres cápsulas de evaporación grandes de la siguiente forma: 1. 10 gramos de sacarosa y un poco de agua para humedecerla 2. 10 gramos de glucosa y un poco de agua para humedecerla 3. 10 gramos de sacarosa y un poco de agua para humedecerlo más 1 gramo de bitartrato potásico.  Calentar lentamente las tres cápsulas de evaporación juntas sobre una placa eléctrica calefactora.  Removerlas hasta que se funda todo el azúcar. Anotar en orden en el que se produce la caramelización en las tres cápsulas y la viveza del color marrón formado en tiempos iguales.  Continuar calentando solamente la cápsula 3.  Calentar hasta que se produzca un olor de azúcar quemada, quedando un producto marrón oscuro, esto es caramelo. Enfriar. B. Poner dentro de una cacerola 400 gramos de azúcar, 165 ml de agua y 2 gramos de bitartrato potásico:  Calentar sobre una placa eléctrica calefactora hasta que hierva. Calentar lentamente.  Anotar los cambios que tengan lugar en el jarabe. De vez en cuando verter en la cacerola; pequeñas cantidades de agua fría.  Apartar la muestra y examinarla. V. RESULTADOS : a) Reacción de Maillard (Pardeamiento No Enzimático):  En este paso experimental no se pudo emplear los aminoácidos requeridos, por lo tanto fue sustituido por la clara de huevo: QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Página 8


en estas imágenes observamos los cambios que han sucedido cuando sometemos al calor las mezclas de: lactosa + clara de huevo; fructosa + clara de huevo; glucosa + clara de huevo y sacarosa + clara de huevo:

b) Demostración: Pardeamiento en leche en polvo desgrasada: 

Se peso en 5 lunas de reloj 10 g de leche en polvo respectivamente, luego se sometió al calor empleando un horno microondas a diferentes tiempos: 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 segundos:



Observamos en esta imagen como ha influido el tiempo de cocción en la reacción de pardeamiento no enzimático en las diferentes muestras de leche en polvo.

c) Pardeamiento de las Patatas Fritas: 

Durante la ejecución de esta experiencia no se logro concretar con eficacia la parte final de dicha experiencia.


PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO d) Caramelización: 

En esta imagen observamos la reacciona el azúcar en un medio básico.



En esta otra imagen observamos cómo reacciona un azúcar en medio acido.


PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO VI.

DISCUSIONES:



En la industria de alimentos es importante conocer y controlar todos los factores que afectan, de algún modo, la conservación de los alimentos, alguno de ellos son: el pH, la aw, su composición, entre otros, puesto que en la mayoría de ocasiones no son aceptados en su expendio. Lo que tal vez estuvo en contra del desarrollo de muestra practica es no haber podido controlar los parámetros necesarios los cuales se requieren para poder obtener resultados mas exactos, en el caso de la reacciones de pardeamiento no enzimático de la leche el polvo descremada.

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Si no se dan las condiciones adecuadas o no se procede con el procedimiento a cabalidad (principalmente temperatura), se puede presentar problemas con los procesos o cambios que sufre los alimentos, si bien la temperatura no es el único factor determinante, pero es el más importante, a la vez existen otros factores que pueden afectar. Tales factores pueden ser pH, condiciones ambientales en las cuales se realice el proceso entre otras.

VII.

CONCLUSIONES:



Luego de culminar las distintas experiencias en la práctica de laboratorio se pudo demostrar las reacciones que tienen los azucares al ser sometidos a la acción del calor (caramelización), y se demostró también las reacciones que tienen algunos alimentos que contienen azucares (reacción de Maillard),



Se logro observar como ocurre el pardeamiento no enzimático en las papas fritas luego de haber sido sometidas en diferentes soluciones azucaradas, y también se pudo observar el pardeamiento no enzimático de la leche en polvo descremada luego de haber sido sometidas al calor por medio de un horno microondas en diferentes tiempos de cocción.



Concluyendo finalmente podemos afirmar que el pardeamiento no enzimático puede ser útil para la elaboración de algunos alimentos, para dar una presentación más agradable, por ejemplo en el pan le da una coloración a dorado lo cual es muy agradable a la vista del consumidor ya que llama la atención.


PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO VIII. 

BIBLIOGRAFIA Jean Claude Cheftel y Henri Cheftel. “Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos”. Págs. 291- 308.

     

Cinética de la caramelización en soluciones azucaradas simples. N. Días y R. Clotet. BELITZ. Química de los alimentos. Págs. 30/ 289-294. España. Badui, S. 1986. Química de los Alimentos. Edit. Alhambra. México, D.F. Belitz, H.; Grosch, W. 1985. Química de los Alimentos. Acribia. Zaragoza, España. Tscheuschner, H. 2001. Fundamentos de Tecnología de los Alimentos. Acribia. Zaragoza. Cheftel, J.; Cheftel, H. 1976. Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos. Acribia. Zaragoza, España.


PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO CUESTIONARIO 1. Explique mediante reacciones químicas, las reacciones de pardeamiento de los azúcares con los aminoácidos y la reacción de caramelización. 

REACCION DE MAILLARD

Esquema de reacción del proceso de glucosilación no enzimática de proteínas. (A) Formación de la base de Schiff. (B) Reordenamiento de Amadori. A través de una serie de reacciones complejas los productos de Amadori pueden originar derivados con estructura imidazólica (C) pirrólica (D) y otras diversas (iminas, furanos, piridinas, etc.)



REACCIONES DE CARAMELIZACIÓN

Es una serie compleja de reacciones que comienza cuando los azúcares se calientan por encima de los 150˚C. Aunque es frecuente partir de sacarosa, que por acción del calor se hidroliza y se

descompone en glucosa y fructosa, reacciones muy similares tienen lugar a partir de otros azúcares o de mezclas.



2. Qué compuestos se forman en la reacción de pardeamiento no enzimático y en la reacción de caramelización.  Productos químicos formados en la caramelización y la reacción de Maillard:



3. Si tuviera que procesar un producto alimenticio formulado, ¿qué: a) ingredientes, b) técnicas de procesamiento, y condiciones de almacenamiento utilizaría para disminuir al mínimo, el pardeamiento no enzimático? ¿Cómo podría acentuar el pardeamiento no enzimático?  En el caso de querer elaborar manjar blanco: a) Ingredientes: Azúcar Bicarbonato de sodio Glucosa Leche b) Técnicas de procesamiento: Neutralización Calentamiento Concentración  Condiciones de almacenamiento: Según ensayos realizados por Hosken (1969) y Santos (1976) se ha determinado que el mejor rango de temperatura para almacenar el dulce de leche o manjar blanco se halla entre los 12 y 20 °C, sin embargo la acción de la temperatura está ligada al uso de materia prima e insumos adecuados. Son útiles también los estabilizadores químicos que pueden utilizarse, debiendo preferir a aquellos que estabilicen la proteína de la leche dificultando al mismo tiempo el movimiento particular en el producto (Santos, 1976). c) El pardeamiento no enzimático se ve favorecida tanto por la acción de calor y aumento de la acidez durante la fabricación del dulce de leche o manjar blanco como por metales: hierro, cobre.


PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO 4. Proporcione 3 ejemplos de reacciones de pardeamiento no enzimático deseables y 3 de reacciones de pardeamiento del mismo tipo indeseables en sistemas de alimentos.  Reacciones de pardeamiento no enzimático indeseables: a) Oscurecimiento de la leche evaporada. b) Oscurecimiento de la leche condensada. c) Oscurecimiento  Reacciones de pardeamiento no enzimático deseables: a) Color característico de las papas fritas. b) Color del manjar blanco c) Color, olor y la formación de costras en las carnes fritas. .


PRACTICA N° 3 PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

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