PRÁCTICA No. 2: AGUA-ACTIVIDAD ACUOSA Y ESTABILIDAD ESTABILIDAD EN LOS ALIMENTOS
JULIÁN ANDRÉS GALINDO BAYRON ZAMBRANO
UNIVERSIDAD DE CALDAS PROGRAMA DE INGERERIA DE ALIMENTOS MANIZALES 11 DE SEPTIEMBRE DE 2016 PRÁCTICA No. 1: AGUA- ACTIVIDAD ACUOSA Y ESTABILIDAD EN LOS ALIMENTOS
JULIÁN ANDRÉS GALINDO BAYRON ZAMBRANO
PROESORA: ANGELA MARIA MA RIA ORMAZA ORMA ZA ZAPAT ZAPATA
UNIVERSIDAD DE CALDAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS MANIZALES 11 DE SEPTIEMBRE DE 2016
2
OBJETIVOS
•
Conocer y estudiar algunos de los factores que afectan la formación y estabilidad de
•
las espumas proteicas. Estudiar los factores que afectan la desnaturaliación de las prote!nas del "ue#o. Conocer la importancia de las prote!nas del "u e#o en la preparación de alimentos.
•
I$T%O&'CCIO$
3
En principio todas las prote!nas constituyentes de la clara de "ue#o se encuentran en disolución coloidal en la matri acuosa gracias a su estructura globular. (unque son largas cadenas de amino)cidos con ele#ado peso molecular *macromol+culas, y muc"os de los amino)cidos que las constituyen son apolares e "idrófobos- su peculiar conformación en o#illo "ace que los tramos no "idrosolubles de la mol+cula queden "acia su interior present)ndose "acia la parte eterna una superficie completamente compatible con la disolución acuosa */'$&(0E$TOS 1'I0ICOS &E 2( I$3E$E%I(- 4556,. 7ara este caso #eremos cómo afectan la adición de di#ersas sustancias y compuestos en la formación de espumas y la coagulación de la yema y la clara de "ue#o- usaremos sustancias con di#ersos 78 para #er cómo es su comportamiento.
7%OCE&I0IE$TO
4
CAMBIOS EN LA ESTABILIDAD DE LA ESPUMA A PARTIR DE CLARA DE !UEVO POR ACCI"N DE DISTINTOS ACTORES a. Tiempo de batido necesario para producir una espu ma de clara de "ue#o m)s estable. 9. 7esar : muestras de clara de "ue#o de 4; ml en un bea. 7ara cada muestra anotar el aspecto de la espuma obtenida- esto es? blando- r!gido- se des"ace. :. %ealice la prueba de goteo para cada muestra- para ello anote el #olumen obtenido al cabo de 9; minutos *si es necesario mida el #olumen de goteo con la pipeta,. ;. Elabore un gr)fico donde represente el #olumen de goteo en m2 *@, en función del tiempo de batido en minutos *A,. . &etermine dentro de las : muestras cu)l es el tiempo preciso para obtener u na espuma m)s estable.
7ara esta prueba se nos di#idió por grupo el tiempo a batir la clara del "ue#o- para nuestro caso nos correspondió un tiempo de batido de 95 minutos. a este tiempo pudimos obser#ar una espuma consistente- pero ya se notaba que se estaba pasando - pues como se dice comnmente se estaba cortando o #ol#iendo grumosa . Tenemos los siguientes #olmenes de goteo para cada tiempo como se muestra a continuación? 5
tiempo de batido *min,
#olumen goteo *ml, > :-> ; 94 ; 6 4-4 95 6-D 94 94 Tabla9.tiempo de batido #s #olumen de goteo. Vemos pues que no se #e tendencia alguna con estos datos- pero si eliminamos los datos correspondientes a los tiempos ; y 6- tenemos que?
tiempo de batido *min,
#olumen goteo *ml, > :-> ; 95 6-D 94 94 Tabla4.tiempo de batido #s #olumen de goteo corregido.
volumen de goteo vs tiempo de batido 14 12 R² = 0.96
10 8
tiempo de batido (min)
6 4 2 0 2
4
6
8
10
volumen de goteo (ml)
3rafico9.#olumen de goteo #s tiempo de batido 6
12
14
Vemos pues que de esta manera se nos genera una tendencia eponencial- que nos dice que a medida que aumenta el tiempo de batido mayor ser) la concentración del goteo- y #emos representado el goteo como que a mayor cantidad de goteo en la espuma menor estabilidad tiene esta- pues entre menos goteo nos represente mayor estabilidad tendr) la espuma. 2a formación de espuma de clara de "ue#o- como cualquier otro proceso f!sicoqu!micaest) muy influenciada por las condiciones del medio. Entre los aspectos m)s importantes se pueden destacar los siguientes? (lgunos factores que podr!an incidir a que nos arro=en algunos de los datos erróneos est)n la #elocidad de batido- el reciente en el que se "a batido- el p8- la temperatura- el tiempo que lle#aban las claras all! depositadas en el bea
LA TEMPERATURA. tiene una doble influencia. 7or un lado- la clara a temperatura ambiente espuma muc"o me=or que la reci+n sacada del frigor!fico ya que la ba=a temperatura dificulta la desnaturaliación de las prote!nas que debe n actuar como surfactantes.
P!. El p8 original de la clara de "ue#o es ligeramente alcalino. Esta circunstancia facilita la formación de enlaces disulfuro por unión de grupos sulfuro de diferentes mol+culas prote!nicas- reforando la red. Como los puentes disulfuro son los m)s estables de los enlaces que mantienen la estructura globular- el efecto no es acusado en las primeras etapas de la formación de la espuma- pero en caso de sobre batido- este tipo de enlaces son los principales responsables de la ecesi#a rigide de la espuma y de la aparición de grumos.
RESCURA. 2os "ue#os al en#e=ecer sufren un proceso de alcaliniación debido a la p+rdida progresi#a del CO4 disuelto en la matri acuosa a tra#+s de los poros de la c)scara. 7
2a alcaliniación de la yema es muy ligera- pero la clara pude pasar de un p8 ligeramente alcalino- alrededor de D-;- "asta uno francamente b)sico de m)s de 6. %ecu+rdese que la escala de p8 es logar!tmica- por lo que esto supone una disminución de la concentración de 8F del orden de 9G955. 2a consecuencia de este proceso sobre las interacciones entre la mol+cula proteica es muy notable? comienan a des"acerse los agregados que manten!an la clara translcida y #iscosa y las prote!nas se repelen #ol#i+ndose m)s transparente y fluida. 2os cambios de aide en la yema son poco importantes- pero se da un proceso de ósmosis con paso de agua desde la clara- menos concentrada. 2a yema aumenta su #olumen y esto tensa su membrana y la debilita facilitando que se rompa Estos cambios moti#ados por el en#e=ecimiento del "ue#o tienen consecuencias directas sobre su espumabilidad? por un lado- las prote!nas se desnaturalian me=or y la clara se monta m)s f)cilmenteH por otro- la p+rdida de #iscosidad fa#orece el drena=e y la espuma es menos firme y estable. (dem)s- la debilidad de la membrana de la yema fa#orece que se rompa y contamine las claras durante la separación. Como se #er) en el siguiente punto la presencia de yema dificulta considerablemente la formación de la espuma. */'$&(0E$TOS 1'I0ICOS &E 2( I$3E$E%I(- 4556,
PRESENCIA DE GRASAS# L$PIDOS POLARES Y DETERGENTES. 2as grasas son los principales enemigos de la espuma de clara. $o solamente compiten con las prote!nas surfactantes en la interfa aguaaire de las burbu=as- sino que tambi+n bloquean la formación de enlaces entre prote!nas debilitando la red que estabilia la espuma. Sorprendentemente los detergentes o los l!pidos polares que son buenos surfactantes de por si debilitan la espuma por la misma raón? no son compatibles con las prote!nas e
8
interfieren su acción. 7or estas raones es determinante e#itar la m)s m!nima contaminación de estas sustancias en la clara que se pretende montar? un recipiente de pl)stico que tiende a retener algunas mol+culas de grasaH uno mal aclarado que retenga detergente o =abónH la rotura de la yema en la separación que aporte a la clara una pequea cantidad de grasa de lecitina y de colesterol. En todos estos casos la clara ser) m)s dif!cil de montar y resultar) menos estable Vemos pues que entre menor sea el tiempo m)s consistencia #a adquirir la espuma- aunque la adición de ciertas sustancias o componentes pueden afectar o ayudar a su me=orar o no su consistencia como lo #eremos en el siguiente punto.
imagen 9. sistema embudoprobeta mediante la cual se "ace el goteo de la espuma.
9
Se debe decir que se deb!a colocar la espuma sin presionarla en el embudo- pues de presionarla podr!a salir m)s cantidad de #olumen liquido en el goteo- afectando el resultado final siendo esta otra fuente m)s de errores posibles.
%. E&'()o *' +, ,*(/ *' *&''/)' ),/(, o%' +, '),%+*,* *' +, '34, *' (+,, *' 5'o: 9. 7esar : muestras de clara de "ue#o- cada una de 4; g. 4. Bata cada muestra durante la cantidad de tiempo determinada en el eperimento anterior para conseguir una espuma estable *>- - 6- 94 minutos,. &espu+s de batir cada muestra durante tiempos iguales- colocarla en el sistema embudo probeta- anotar despu+s de 9; minutos el #olumen de goteo y determinar la estabilidad de la espuma teniendo en cuenta una buena tetura *sua#e firme,. 7ara esta se tomó las siguientes muestras? tiempo de batido *min,
#olumen goteo *ml,
sustancia *gr, > 4-; $aCl : ; ; $aCl 95 -4; acar 9-6 6 94-; acar 5-4 95 5-; (c.tartarico -; 94 9 (c.tartarico ;-9 Tabla4.tiempo de batido con sus respecti#as composiciones #s #olumen de goteo.
10
( continuación- #eremos el efecto que ocurre mediante la ad ición de cada uno de los componentes a la clara de "ue#o y sus efectos posibles.
SAL 2os iones formados por la disociación de la sal al disol#erse en la matri acuosa bloque an de un modo muy efica la formación de enlaces intermoleculares- incluso con ba=a concentración- e impiden as! la consolidación de la red prote!nica con consecuencias negati#as para la espumabilidad y la persistencia. 7or esta raón se recomienda aadir la sal sobre otros ingredientes del plato y no sobre las claras a punto de nie#e.
AZ7CAR En muc"as recetas de clara a punto de nie#e inter#iene el acar- a #eces en cantidad ele#ada. (adir acar a la clara tiene un doble efectoH si se aade al principio dificulta la formación de espuma bloqueando la formación de enlaces intermoleculares- de modo parecido a lo que se "a comentado para la sal. Sin embargo- aadi+ndola cuando la espuma ya est) le#antada impide la aparición de efectos de sobre batido y espesa la matri acuosa retrasando el drena=e y contribuyendo a la persistencia. En algunas recetas se aade una cantidad de acar muy superior a la de saturación de la disolución acuosaH en este caso se debe aadir acar en pol#o de modo que la porción que queda sin disol#er pase inad#ertida y no pro#oque un efecto terroso al tacto- como ocurrir!a si se aadiese acar cristalina. Si se bate la clara a mano es indispensable no aadir acar al principio del batido. Si se bate con medios mec)nicos este aspecto toma menos importanciaH aadiendo acar al
11
principio la espuma tarda algo m)s en aparecer- pero acaba form)ndose- y adem)s se combate desde el principio el posible sobre batido
ACIDO TARTÁRICO El p8 original de la clara de "ue#o es ligeramente alcalino. Esta circunstancia facilita la formación de enlaces disulfuro por unión de grupos sulfuro de diferentes mol+culas prote!nicas- reforando la red. Como los puentes disulfuro son los m)s estables de los enlaces que mantienen la estructura globular- el efecto no es acusado en las primeras etapas de la formación de la espuma- pero en caso de sobre batido- este tipo de enlaces son los principales responsables de la ecesi#a rigide de la espuma y de la aparición de grumos. Como consecuencia- si se baten las claras con medios mec)nicos- es con#eniente acidificar ligeramente la clara- lo que permite que los grupos sulfuro se saturen con los protones tomando la forma de S8- en #e de formar puentes disulfuro. (dem)s- si se e#ita que se formen este tipo de enlaces- la espuma queda m)s sua#e y cremosa y es m)s f)cil de meclar con otros ingredientes de la receta. Se suele utiliar )cido tart)rico en pol#o- que se denomina en cocina cr+mor t)rtaro. Tradicionalmente se afirma que la clara a punto de nie#e queda me=or formada si se utilia un recipiente de cobreH segn 8arold 0c3ee- este fenómeno se eplica porque los iones de cobre se asocian tambi+n con los sulfurosformando grupos SCu- con efectos similares a los de aumentar la acide- pero con el incon#eniente de comunicar algo de sabor y un liger!simo tinte #erdoso a la espuma */'$&(0E$TOS 1'I0ICOS &E 2( I$3E$E%I(- 4556,. Vemos pues que con la que obtiene me=or tetura y consistencia es con una mayor concentración de acar. 12
CAMBIOS EN LA TEMPERATURA DE COAGULACI"N DE LAS PROTE$NAS DEL !UEVO POR ACCI"N DE DISTINTOS ACTORES (. E&'()o *'+ (,+o '/ +, (o,8+,(/ *' +, 3o)'9/, *'+ 5'o . 9. En un bea. %otule dos tubos de ensayo con la letra ( y B. :. En el tubo ( coloque ; m2 de clara de "ue#o y en el tubo B ; m2 de yema de "ue#ointroduca ambos tubos en el bao de agua preparado en el paso 9. ;. Su=ete un termómetro dentro del #aso de precipitado y anote la temperatura en la cual la albmina y la yema de "ue#o se tornan opacas- es decir- se coagulan. . (note sus obser#aciones y discuta sus resultados.
13
imagen 4. muestras luego de calentamiento. 2as temperaturas que se obtu#ieron a la cual se coagularon las partes del "ue#o fueron?
Clara?:9LC @ema?:>LC 2as cadenas de prote!nas que "ay en la clara de "ue#o se encuentran enrolladas adoptando una forma esf+rica. Se denominan prote!nas globulares. (l fre!r o en este caso cocer un "ue#o- el calor "ace que las cadenas de prote!na se desenrollen y se formen enlaces que unen unas cadenas con otras. Este cambio de estructura da a la clara de "ue#o la consistencia y color que se obser#a en un "ue#o cocinado *2arico 0amani,. Este proceso que se conoce con el nombre de desnaturaliación se puede producir de muy di#ersas maneras? 14
• • •
calentando? cocer o fre!r batiendo las claras por medio de agentes qu!micos como alco"ol- sal- acetona- etc.
D. ACTOR DE DILUCI"N 9. En un bea. En el tubo ( coloque : m2 de clara de "ue#o y : m2 de agua destilada. :. En el tubo de ensayo B coloque : m2 de yema de "ue#o y : m2 de agua destilada. ;. Introduca ambos tubos en el bao de agua preparado en el paso 9. . Su=ete un termómetro dentro de cada tubo de ensayo y anote la temperatura en la cual la albmina y la yema de "ue#o de ponen opacas- es decir- se coagulan 2as temperaturas que se obtu#ieron a la cual se coagularon las partes del "ue#o fueron?
Clara?>9-:LC @ema?>MLC
15
Imagen>. clara de "ue#o m)s agua destilada y yema de "ue#o m)s agua destilada respecti#amente.
7or el agua tener un punto de ebullición m)s alto que el de la yema y la clara -esta deber!a de crear una especie de barrera que impida que estas se coagulen o desnaturalicen m)s r)pidamente - pero en este caso no fue asi - factores de error que podr!an ser considerados podr!an ser no agitar el tubo de ensayo antes de introducirlo al agua a :5 grados cent!grados.
'. E&'()o *' +, ,*(/ *' ,(,o,. 9. %otule dos tubos de ensayo con la letra ( y B. 4. En el tubo ( coloque ; m2 de clara de "ue#o y > m2 de la mecla de sacarosa preparada al ;5 N pG#. Introduca el tubo en un bao de agua y caliente con ayuda de la planc"a de calentamiento. 16
>. En el tubo de ensayo B coloque ; m2 de clara de "ue#o y > m2 de agua destilada. *'sar como testigo, :. Introduca ambos tubos en el bao de agua preparado en el paso 9 del eperimento anterior. ;. Su=ete un termómetro dentro cada tubo de ensayo y anote la temperatura en la cual la albmina de "ue#o se torna opaca- es decir- se coagula. 2as temperaturas que se obtu#ieron a la cual se coagularon las partes del "ue#o fueron?
Clara con sacarosa?:4LC Clara con agua destilada?:9LC
&. ,()o 3!. %otule tres tubos de ensayo con la letra (- B y C. Coloque en los tubos lo siguiente? Tubo (? ; m2 de yema de "ue#o y mida su p8. Tubo B? ; m2 de yema de "ue#o y 4 m2 de limón- mida el p8. Tubo C? ; m2 de yema de "ue#o y 4 m2 solución de bicarbonato de sodio- mida el p8.
• •
Introduca los tubos en un bao de agua preparado en el eperimento anterior. Su=ete un termómetro dentro cada tubo de ensayo y anote la temperatura en la cual la yema de "ue#o se torna opaca- es decir- se coagula. 17
•
(note las obser#aciones respecto a cada tubo considerando el cambio de la temperatura de coagulación a diferentes p8 y discuta sus resultados.
( continuación- se muestra los p8 que se obtu#ieron? p8 Tubo ( con ; m2 de yema de "ue#o -4M p8 Tubo B con ; m2 de yema de "ue#o y 4 m2 de limón >-:5 p8 Tubo C con ; m2 de yema de "ue#o y 4 m2 solución de bicarbonato de sodio -45
18
Imagen:. &e iquierda a derec"a se muestran las muestras con yema de "ue#o solamente bicarbonato y limón respecti#amente. El p8 del "ue#o de la gallina reci+n puesto de D- a D-6 y el de la yema tiene un p8 cercano a que puede ele#arse durante el almacenamiento del "ue#o "asta #alores que oscilan entre M-:-6 *calderon- 4555, - adem)s el p8 del umo de limón ronda los 4-6 - por tanto al adicion)rsele este a la yema su p8 se #a tornar m)s acido - esto contrario a la adición del bicarbonato pues este tiene un p8 m)s b)sico rondando a los 6 por tanto la mecla se tornó un poco m)s neutra - el bicarbonato es usado m)s que todo para neutraliar bases o )cidos fuertes. 19
CO$C2'CIO$ES 20
•
2a mayor!a de las prote!nas pierden su función biológica cuando est)n desnaturaliadas y pierden gran cantidad de componentes nutricionales- en el caso particular del "ue#o.
21
BIB2IO3%(/I(
calderon- #. *4555,. Microbiologia alimentaria. &ia de Santos. FUNDAMENTOS QUIMICOS DE LA INGENERIA. *4 de &ICIE0B%E de 4556,. Obtenido de "ttp?GGfqig:s9.blogspot.com.coG4556G94Gespumadeclarade "ue#o."tml 2arico 0amani- =. *s.f.,. es!mas roteicas . '$IVE%SI&(& ($&I$( $ESTO% C(CE%ES VE2(S1'EP.
22
