Alteraciones de los Alimentos

Anlisis Bromatolgico y Toxicolgico

Licenciatura en Qumica

Alteraciones de los AlimentosAlimento: obtenidos de materias primas de origen biolgico. (composicin qumica, presencia de complejos enzimticos, etc.)

Alimentos de almacenamiento prolongadoEstables (azcar, legumbres)Inestables: manipulacin adecuada ( frutas, papas)

Alimentos de conservacin limitada(carnes, pescado, huevos, leche)

Clasificacin segn el origen Alteraciones fsicas

Manipulacin de prod. vegetalesGanancia o prdida de aguaDeterioro por insectos o roedores

Alteraciones de los Alimentos

Deterioro por insectos o roedores Alteraciones qumicas

Reacciones vinculadas principalmente a la presencia de O2 o enzimas

Alteraciones biolgicasProliferacin de microorganismosActividad enzimtica

Atributos de calidad TexturaSaborColor

Alteraciones de los Alimentos

ColorValor Nutritivo

Las alteraciones que afectan los 3 primeros son detectadas por el consumidor.

Cambios indeseables que pueden producirse en los alimentos

Atributo Cambio Indeseable

Textura Prdida de solubilidadPrdida en la capacidad Prdida en la capacidad de retencin de aguaEndurecimientoReblandecimiento

Atributo Cambio Indeseable

Sabor Desarrollo de rancidez(hidroltica u oxidativa)Sabor acaramelado ode coccinde coccinOtros gustos extraos

Color OscurecimientoBlanqueamientoColores extraos

Atributo Cambio Indeseable

Valor Nutritivo Prdida o degradacin de:VitaminasMineralesProtenasProtenasLpidos

Alteraciones microscpicas que causan modificaciones visibles

Desarrollo microbiano Reacciones qumicas y bioqumicas

Alteraciones en Lpidos: oxidacinhidrlisishidrlisis

Alteraciones en Protenas: desnaturalizacinhidrlisis

Alteraciones en H. de Carbono: hidrlisisSntesis PS

Alteraciones microscpicas que causan modificaciones visibles

Pardeamiento no enzimtico Pardeamiento enzimtico Degradacin de Pigmentos naturales Formacin de nitrosaminas Formacin de nitrosaminas

Desarrollo microbianoFactores de los que depende la Flora

que altera los Alimentos

Caracteres Fsico qumicos de los AlimentospHpHActividad de agua (aw)Potencial redox: aerobios +200 mV

anaerobios - 200 mV Disponibilidad de nutrientesPresencia de antimicrobianos naturales (cido benzoico, lisozimas, cidos grasos, aldehdos).

Factores de los que depende la Flora que altera los Alimentos

Tratamientos a los que se sometieron Modificaciones en caracteres fisicoqcos. Tratamientos trmicos

Condiciones ambientales Condiciones ambientales Temperatura de almacenaje

Humedad relativa Atmsfera ambiente (N2, CO2, O2 )

Naturaleza y caractersticas de las especies Velocidad de crecimiento (Bacterias- levaduras) Simbiosis y antagonismos

Xicrfilos -15 CMesfilos 30 - 40 CTermfilos >40 C

En compuestos nitrogenados Hidrlisis Cambios de Sabor Degradacin anaerobia (aminas, amonaco, comp azufrados, etc)

En Carbohidratos Hidrlisis Degradacin aerbia: se produce O2 y CO2 Degradacin anaerbia: fermentaciones Sntesis de cidos y aldehidos

Cambios producidos en los alimentos

Sntesis de cidos y aldehidos En cidos orgnicos

Oxidacin dando O2 y CO2 Degradacin dando acidos mas sencillos(voltiles)

En lpidos Hidrlisis: se forman cidos grasos sencillos y c. actico

En alcoholes Se oxidan a cidos

En Glucsidos Se oxidan a azcares

Reacciones qumicas y bioqumicasAlteraciones en Lpidos

Liplisis o Rancidez Lipoltica

EnzimticaQumicaTrmica

Disminuye el punto de humoAlimentos con texturadesagradableTendencia Pardo

Grasa lctea ( C4 - C12) Rancidez oxidativa

O2 cidos grasos insaturados

Rancidez oxidativa Iniciacin Radicales libres

RH R + H + O2 R-CH=CH-R + O2 R-CH-CH-R Tambin RH + O2 R-O-O-H

O-O Activacin metlica, enzimtica, por temperatura, (Fotooxidacin)

PropagacinR + O2 ROO ROO + RH ROOH + R R + O2 ROO ROO + RH ROOH + R Metales M+ + ROOH RO + OH- + M++

M++ + ROOH ROO + H- + M+

FinalizacinR + R RR ROO + ROO ROOR + O2

RO + R ROR 2 RO + 2 ROO 2 ROOR + O2

Polimerizacin Calor, Oxidacin, Radicales libres

Como evitar la oxidacin lipdica Exclusin de O2 Bajas temperaturas Oscuridad Escaldado (en frutas) Adicin de antioxidantes Adicin de antioxidantes

Secuestran radicales, galato de propilo, BHA, BHT, tocoferol

Rebajan o impiden la formacin de radicales como quelantes, EDTA, c. Ascorbico, fofatos, aminas terciarias y cidos fuertes

Pardeamiento no enzimtico Reaccin de Maillard Caramelizacin de azcares Oxidacin del cido ascrbico

Caractersticas de las reacciones de pardeamiento tipo Maillard

Fase inicial (sin color, no hay absorcin en UV cercano)

Reacciones: condensacin, enolizacin, reorganizacin de Amadori. Con protenas, la glucosa y los grupos amino libres se combinan en relacin 1:1amino libres se combinan en relacin 1:1Propiedades: aumenta el poder reductor en solucin alcalina. El almacenamiento del producto incoloro glucosa-protena (1:1) produce pardeamiento e insolubilidad.

Caractersticas de las reacciones de pardeamiento tipo Maillard

Estadio intermedio (amarillo leonado, absorcin en UVcercano)Reacciones: deshidratacin de los azcares hasta 3-desoxiglucosona y sus 3,4-ene, HMF y 2-hidroxiacetilfurano, fragmentacin del azcar, formacin decompuestos -dicarbonlicos, reductonas y pigmentos.compuestos -dicarbonlicos, reductonas y pigmentos.Propiedades: la adicin de sulfito lo decolora, sedesarrolla poder reductor en solucin cida, el pHdisminuye, los azcares desaparecen ms deprisa quelos aminocidos. Con protenas, la hidrlisis no produceel azcar (D-glucosa). El ensayo de Elson-Morgan paraaminoazcares resulta positivo (compuestos deAmadori)

Caractersticas de las reacciones de pardeamiento tipo Maillard

Estadio final: (pardo rojizo y pardo oscuro)Reacciones: condensaciones aldlicas; polimerizacin;degradacin de Strecker de los aminocidos a aldehdosy N-heterociclcos a temperatura elevada. Se liberadixido de carbono.dixido de carbono.Propiedades. Acidez, desarrollo de aromas tostadosparecidos al caramelo, formacin de melanoidinascoloidales e insolubles; fluoescencia; reductonas depoder reductor en medio cido; la adicin de sulfito no lodecolora

Reaccin de Maillard

Esquema de reaccin del proceso de glucosilacin no enzimtica de protenas. (A) Formacin de la basede Schiff. (B) Reordenamiento de Amadori. A travs de una serie de reacciones complejas los productosde Amadori pueden originar derivados con estructura imidazlica (C) pirrlica (D) y otras diversas (iminas,furanos, piridinas, etc).

Caramelizacin de azcares Los azcares pueden sufrir reacciones que

llevan a compuestos coloreados en ausencia de aminocidos, como consecuencia de tratamientos trmicos, que producen olores y sabores caractersticos.sabores caractersticos.

Puede tener lugar en medio cido como alcalino.

Se producen polimerizaciones no conocidas estrictamente.

Oxidacin del cido ascrbico

Importante en la coloracin parda que sufren los concentrados y jugos ctricos.

La descomposicin del ac. Ascrbico involucra el pasaje a dehidroascrbico y luego a 2,3 diceto-pasaje a dehidroascrbico y luego a 2,3 diceto-gulnico, que se descompone dando furfural y CO2 responsable del hinchamiento de los envases. Las reacciones de polimerizacin son responsables de la aparicin de compuestos coloreados, las melanoidinas.

Pardeamiento enzimtico Alteracin de origen enzimtico que

cambian la calidad de los alimentos Formacin de sabores indeseables y

oloresolores Cambios en textura color Cambios en el valor nutritivo

Tipos de enzimas

Oxidoreductasas: polifenol oxidasas, peroxidasas, lipoxigenasas,

Pardeamiento enzimtico

peroxidasas, lipoxigenasas, ascorbicoxidasas, etc. (frutas y hortalizas)

Hidrolasas: proteasas, lipasas, amilasas, enzimas pcticas, clorofilasas, etc (cereales, fruras y hortalizas)

Mecanismos del pardeamiento enzimtico

Etapas enzimticas (requieren O2) Oxidacin de monofenoles Hidroxilacin de ortodifenoles PPO (polifenoloxidasas)

Animales: muy especficas para tirosina y DOPA Vegetales: muchos sustratos Vegetales: muchos sustratos

Etapas no enzimticas (no requieren O2) Secundaria de las quinonas, polimerizacin

Los pigmentos que se forman por pardeamiento enzimtico se designan bajo el trmino general de MELANINASMELANINAS.

Condiciones en las que tiene lugar En frutas ntegras, las polifenoloxidasas y los fenoles estn

en compartimentos celulares separados (en cloroplastos,otros plstidos y citoplasma las primeras, y en vesculas lossegundos) por lo que su color no se ve alterado.

Cuando las frutas estn sobremaduradas o son sometidas Cuando las frutas estn sobremaduradas o son sometidasa cortes u otras agresiones, las membranas de loscompartimentos celulares se destruyen.

Las polifenoloxidasas contactan con los fenoles y con eloxgeno atmosfrico. La conjuncin de estos tres elementosconduce a la formacin de las quinonas y a la posterioraparicin de los mencionados pigmentos.

Prevencin de pardeamiento enzimtico

Seleccin de veriedades Eliminacin de O2 Inactivacin de enzimas (Temp, pH) Empleo de acidulantes

c.ctrico quela Cu2+ Aplicacin de reductores

c. ascrbico: reduce quinonas, Cu2+ y bloquea la enzima PPO c. ascrbico: reduce quinonas, Cu y bloquea la enzima PPO SO2 y bisulfitos

Interacciona con puentes disulfuro de la enzima y la inactiva Son reductores Toxicidad en altas dosis Repercute en caractersticas organolpticas Destruye vit B1 Decolora pigmentos

Inhibidores de naturaleza fenlica (c cinmico, o-difenol, m-difenol) Compuestos no fenlicos (cisteina: inhibidor y reductor)

Otras reacciones enzimticas Enzimas oxidoreductasas

Lipoxigenasas Peroxidasas

Enzimas hidrolticos Lipasas, fosfolipasas (glicridos, distribucin endgena,

exgena de microrganismos)exgena de microrganismos) Enzimas pcticas (enz. desesterificantes, enz.

despolimerizantes Amilasas Fitasas (aumenta biodisponibilidad de elementos divalentes.

Ca, Mg, Zn, Fe, se libera fosfatos) Tiaminasas I y II (actuan sobre vit. B1: transferasa de R-NH2,

hidroliza)

Degradacin de Pigmentos naturales

Formacin de nitrosaminas

Las clorofilas, carotenoides y flavonoides, sufren un proceso de degradacin en frutas y hortalizas y est influido por las condiciones de almacenamiento

Formacin de nitrosaminas

Las nitrosaminas pueden formarse por reaccin del aminas secundarias yterciarias con N2O3 ( forma activa) usado como conservador especialmenteen carnes y pescado.Tambin pueden producirse en el estmago humano por las condiciones depH. pH ptimo de reaccin 3,4.Revisten inters toxicolgico por su actividad carcinognica.

Interacciones entre constituyentes de los alimentos

Reserva lipdica

Perxidos Oxidados PP

Sabores y colores

O2 calorcatalizadores

CalorOH o HReserva Hid.

De Carbono

Reserva Proteica

C=OReactivos

PigmentosVitaminasSabores

Sabores y coloresExtraos

Prdida de V. nutrit Y textura

Aw desde temp amb. A temp. elevada

OH o H

Variables que intervienenTemperatura, TiempoElevada humedad, AwComposicin del pdto

Composicin fase gaseosa

-El El efecto de la Tefecto de la T ecuacin de Arrhenius - ERT

K = A

El log K en funcin de 1/T = lnea recta.

Los alimentos siguen la ecuacin de Arrhenius dentro de un margen de temperaturas intermedias

-El El tiempotiempo que se mantendr el alimento con cierto nivel de calidad es fundamental para el almacenaje (variaciones qumicas y microbiolgicas)Durante la preparacin importa variable tiempo combinada con la temperatura dT/dt : velocidad relativa de reacciones qumicas que compiten entre s y la velocidad de destruccin de microorganismos

-ElEl pHpH influye sobre variacin de muchas reacciones qumicas y enzimticas.-La La composicin del productocomposicin del producto: factor capital en su transformacin qumica.Importante la relacin entre la materia prima y el producto acabado. Tratamientos de frutas y verduras post recoleccin incide en grado de pardeamiento

-Actividad de aguaActividad de agua: factor decisivo en reacciones enzimticas, oxidacin de lpidos, pardeamiento no enzimtico, hidrlisis de la sacarosa, degradacin antocianinas, etc.

El agua en los alimentos cumple ms de una funcin:

-puede ser un reactivo en el sistemareactivo en el sistema (reacciones hidrolticas)-en general, principal disolvente en el sistemaprincipal disolvente en el sistema (difusin de reactivos y productos)-puede influir sobre propiedades catalticasinfluir sobre propiedades catalticas de los metales-su eliminacin expone nuevas superficies a las interacciones su eliminacin expone nuevas superficies a las interacciones entre lpidos y protenasentre lpidos y protenas.-puede ser producto de una reaccinproducto de una reaccin (pardeamiento no enzimtico. Con baja a W es autocataltica)

Causas y Efectos del Deterioro de los Alimentos

Causas Consecuencias ManifestacionesHid. De Lpidos Ac. Grasos reac. c/ Prot. Textura, sabor, v. nutritivo

Hid. De polisac. Azcares reac. c/proteinas Textura, sabor, color,V. nut.

Oxidacin de lip. Pdtos. de oxid. reaccionan Textura, sabor, color, V.nut.con otros constituyentes

Golpes en frutas Cel. Rotas, Ez liberadas Textura, sabor, color, V. nutoxgeno accesible

Calentamiento en Prdida de integridad en Textura, sabor, color, V.nutVerduras paredes y memb. Ac y Ez

Calentamiento del Agreg. y desnat. De prot. Textura, sabor, color, V.nutTejido Inactivacin de Ez

BIBLIOGRAFA Badu Dergal S. Qumica de los Alimentos,

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