INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN DEL ACEITE EN LA FORMACIÓN DE COMPUESTOS AROMÁTICOS POR REACCIÓN DE MAILLARD EN FRITURA EN EL SISTEMA SALMÓN-

ACEITE

Yusta A.M., SMartín A., Guillén M.D.*

Tecnología de Alimentos. Facultad de Farmacia. Centro de Investigación Lascaray. Universidad del País Vasco (UPV/EHU). Paseo de la Universidad 7, 01006 Vitoria

*E-mail: mariadolores.guillen@ehu.es

PALABRAS CLAVE Aceite; fritura; pescado; reacciones; componentes volátiles nitrogenados; SPME-GC/MS

RESUMEN La fritura es uno de los procesos culinarios más utilizados tanto a nivel industrial como doméstico debido a las apreciadas características sensoriales de los alimentos fritos. Entre los compuestos responsables de las propiedades aromáticas de los alimentos fritos se encuentran algunos generados en la conocida reacción de Maillard, muchos de los cuales poseen nitrógeno en su estructura. Esta compleja reacción requiere para su inicio la presencia de grupos carbonilo y de grupos amino en el sistema. Tanto el aceite como el salmón pueden aportar ambos tipos de grupos funcionales. Los aceites sometidos a calentamiento generan importantes cantidades de aldehídos, y la naturaleza y concentración de éstos depende de la composición original del aceite empleado y del tiempo al que se haya sometido a calentamiento. Por otra parte, el salmón es una fuente rica de grupos amino. Por ello es de esperar que en la fritura del salmón se produzca esta reacción que da lugar a la formación de muchos y variados compuestos aromáticos nitrogenados. En este trabajo se pretende analizar cómo influye la composición original del aceite empleado y su nivel de deterioro en la formación de compuestos aromáticos nitrogenados derivados de la reacción de Maillard en la fritura de salmón (salmo salar). Para ello, aceites de naturaleza variada se sometieron a 190 ºC durante prolongados periodos de tiempo en una freidora industrial discontinua y a intervalos regulares de tiempo se llevó a cabo la fritura de una cantidad prefijada de salmón. El estudio de la concentración de estos compuestos aromáticos nitrogenados, tanto en salmón como en los aceites empleados, se llevó a cabo mediante Microextracción en Fase Sólida seguida de Cromatografía de Gases/ Espectrometría de Masas. Los resultados pusieron de manifiesto que este tipo de compuestos se detectan tanto en el alimento frito como en el aceite tras la fritura y su concentración en ambos sistemas varía tanto con el tipo de aceite empleado como con su grado de deterioro.

INTRODUCCIÓN La fritura es un proceso culinario muy empleado en la sociedad actual por la gran aceptación de los alimentos fritos debido a su aroma. El desarrollo aromático de los alimentos en la fritura se debe en gran parte a la reacción de Maillard (Whitfield F. B., 1992). Esta reacción es la responsable de la generación de multitud de compuestos, ausentes en el alimento original, que le aportan propiedades aromáticas tras la fritura. Entre los compuestos generados en la reacción de Maillard algunos presentan nitrógeno en su estructura. Esta compleja reacción requiere para su inicio la presencia de grupos carbonilo y de grupos amino en el sistema. Tanto el aceite como el salmón pueden aportar ambos tipos de grupos funcionales. A esto hay que añadir que los aceites sometidos a calentamiento generan importantes cantidades de compuestos carbonílicos (Guillén M.D. et al., 2012a) que también pueden intervenir en dicha reacción. No obstante, la generación de compuestos aromáticos en los alimentos sometidos a fritura puede venir condicionada por muchos factores entre los cuales la naturaleza del aceite

empleado puede ser un factor importante así como su nivel de deterioro. El estudio de estos aspectos es el objetivo de este trabajo en el que se pretende analizar tanto la influencia de la naturaleza y grado de deterioro del aceite en la generación de compuestos aromáticos nitrogenados en el alimento frito como en la migración de aquellos al propio aceite. MATERIALES Y MÉTODOS Muestras Para el estudio se empleó aceite de oliva virgen extra, aceite de soja y aceite de girasol. Estos aceites fueron elegidos porque cubren un amplio abanico de composiciones y porque son aceites que en nuestro país se emplean habitualmente en procesos de fritura. También se empleó salmón cultivado (salmo salar). Todos ellos fueron adquiridos en supermercados locales. Experimentos de fritura

Éstos se realizaron en una freidora industrial discontinua de pequeño tamaño. Para ello se emplearon 4 L de cada tipo de aceite que se sometió a 190 ºC durante 8 horas al día durante cuatro días. A intervalos regulares de tiempo (cada 2 horas y 30 minutos) se llevó a cabo, durante 1 minuto, la fritura de 250 g de salmón. Tras cada fritura además de tomar muestra de salmón también se tomó muestra del aceite. Todos los experimentos se realizaron por duplicado. Estudio de los componentes volátiles nitrogenados del espacio de cabeza del salmón y del aceite El estudio de la concentración de los componentes volátiles nitrogenados presentes en el espacio de cabeza del salmón y del aceite se realizó mediante Microextracción en Fase Solida seguida de Cromatografía de Gases/ Espectrometría de Masas como en estudios previos (Guillén, M.D. et al., 2005; Guillén, M.D. et al., 2008). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Como consecuencia del calentamiento del tejido muscular de salmón es de esperar que se produzcan en él multitud de reacciones, simultáneas unas, sucesivas otras, entre las que se encuentra la reacción de Maillard. Por otra parte, los aceites empleados en la fritura sometidos a 190 ºC, tanto en presencia como en ausencia de alimento, sufren degradación generando a su vez multitud de compuestos entre los que se encuentran aldehídos (derivados carbonílicos) de tipos muy diversos, cuya identidad y concentración es función de la composición original del aceite (Guillén y Uriarte, 2012a,b) y que también pueden intervenir en la reacción de Maillard. Teniendo en cuenta que el tejido muscular de salmón está sumergido en el aceite sería de esperar: por una parte, que los compuestos generados en la degradación del aceite y su naturaleza condicionen las reacciones que se produzcan en el músculo de salmón influyendo de esta manera en los compuestos que se generan en esas reacciones y por lo tanto en las propiedades organolépticas de éste; y por otra, que los compuestos que se generan en cualquiera de las dos partes del sistema, músculo de salmón y aceite, migren de una parte a la otra. Para analizar estos aspectos este estudio se centra en piracinas y piridinas que son dos tipos de compuestos nitrogenados aromáticos muy importantes desde el punto de vista sensorial en alimentos fritos y que clásicamente se han asociado a la reacción de Maillard, sin prejuicio de que pudieran tener otro origen. Los sistemas a estudiar son los espacios de cabeza de salmón frito en los tres tipos de aceite con distinto nivel de deterioro y el espacio de cabeza de los propios aceites también con distinto nivel de uso.

Piracinas presentes en el espacio de cabeza de salmón frito en los distintos tipos de aceite Se ha observado la presencia de derivados de piracinas en todas las muestras de salmón frito en cualquier aceite y con cualquier nivel de deterioro tal y como se recoge en la Figura 1. Se observan hechos comunes en los espacios de cabeza de las distintas muestras y otros claramente diferenciados asociados tanto a la naturaleza del aceite empleado en la fritura como a su nivel de deterioro. Entre ellos se puede destacar que: 1. Las piracinas detectadas en salmón frito

con aceite de oliva virgen extra y con aceite de soja son las mismas y a éstas se añade una más en el caso del salmón frito con aceite de girasol.

2. Las piracinas más abundantes son las

mismas en todas las muestras, independientemente del aceite empleado y de su estado.

3. Las mayores concentraciones de piracinas

se observan, en general, en las muestras fritas con los aceites que tienen bajo nivel de deterioro produciéndose una disminución en la concentración de piracinas en las muestras de salmón a medida que aumenta el deterioro del aceite. Sin embargo se vuelve a observar un ligero aumento en la concentración de piracinas en las muestras fritas con aceites que poseen un elevado nivel de deterioro, que es más acentuado en el caso del aceite de oliva virgen extra.

4. Entre las muestras fritas con aceite de girasol se encuentran las más ricas en piracinas, seguidas de algunas fritas con aceite de oliva virgen extra.

De estos resultados se infiere que los compuestos responsables de la formación de piracinas se encuentran en el salmón y que esta formación se ve afectada por los componentes de los aceites, siendo el aceite de girasol sin deteriorar el que menos reduce o el que más favorece la formación de piracinas en el salmón frito. El hecho de que sea en el salmón frito con aceites sin degradar donde mayor concentración de piracinas se detectan y que además sea en el salmón frito con aceite de girasol sin degradar donde se haya detectado la mayor concentración de piracinas está en concordancia con los resultados de otros investigadores (Negroni M. et al., 2001; Melton S.L. et al., 1994). Estos resultados sugieren que ciertos compuestos que se producen en la degradación de los aceites inhiben la formación de piracinas.

Figura 1. Abundancia, expresada en cuentas de área por 10-6, de las piracinas detectadas en el espacio de cabeza de salmón frito en tres aceites diferentes (soja, girasol y oliva virgen extra) sometidos a distintas horas de calentamiento y número de frituras. P1: 2,5-dimetilpiracina; P2: metilpiracina; P3: 2,3-dimetilpiracina; P4: 2,5-dimetil-3-etilpiracina; P5: dimetil-2-vinilpiracina; P6: 2,6-dimetil-3-etilpiracina; P7: 3-etil-5-metilpiracina; P8: 3,5-dimetil-2-etilpiracina; P9: piracina; P10: trimetilpiracina.

Piracinas presentes en el espacio de cabeza de los aceites empleados en la fritura de salmón Debido al estrecho contacto del salmón con el aceite se podría esperar que algunos de estos compuestos formados en el salmón migrasen al aceite empleado en la fritura. Por esta razón para evaluar esta migración se estudió el espacio de cabeza de los aceites empleados en la fritura del salmón. Los resultados pusieron de manifiesto que esta migración solamente es manifiesta en el caso del aceite de soja ya que es en el único aceite donde se han detectado este tipo de compuestos. En la Figura 2 se muestran las piracinas detectadas en el espacio de cabeza del aceite de soja sometido a distintos periodos de calentamiento y a un número creciente de frituras de salmón.

Figura 2. Abundancia, expresada en cuentas de área por 10-6, de las piracinas detectadas en el espacio de cabeza de aceite de soja con distinto nivel de deterioro (horas de calentamiento) y a sucesivas frituras de salmón. P1: 2,5-dimetilpiracina y P3: 2,3-dimetilpiracina.

Puede observarse que solamente dos de las piracinas detectadas en el salmón frito se han detectado en el espacio de cabeza de este aceite y además en concentraciones muy bajas. La razón por la cual la migración de piracinas se manifiesta solamente en este aceite podría deberse a que la polaridad del mismo favorece esa migración, que en los otros dos aceites está impedida. Piridinas presentes en el espacio de cabeza de salmón frito en los distintos tipos de aceite. Se ha observado la presencia de piridinas en todas las muestras de salmón frito en cualquier aceite y con cualquier nivel de deterioro tal y como se recoge en las Figuras 3 y 4. En estos espacios de cabeza se observan hechos comunes y otros claramente diferenciados asociados tanto a la naturaleza del aceite empleado en la fritura como a su nivel de deterioro. Lo más destacado se resume en que: 1. El espacio de cabeza de salmón frito con aceite de oliva virgen extra es en el que se ha

detectado el mayor número de piridinas (5) y las concentraciones más altas como se puede apreciar de la comparación de las Figuras 3 y 4.

2. En el espacio de cabeza de salmón frito tanto en aceite de soja como de girasol

solamente se han detectado dos piridinas como se puede observar en la Figura 4.

Figura 3. Abundancia, expresada en cuentas de área por 10-6, de las piridinas detectadas en el espacio de cabeza de salmón frito en aceite de oliva virgen extra con distinto nivel de deterioro (horas de calentamiento). P1: piridina; P2: 2-etilpiridina; P3: 3-etilpiridina; P4: 3-etil-4-metilpiridina; P6: 3-vinilpiridina.

3. La mayor concentración en las piridinas detectadas en el espacio de cabeza de salmón

frito con aceite de oliva virgen extra ocurre en las muestras fritas con el aceite con menor nivel de deterioro, siendo progresiva la disminución de la concentración de piridinas a medida que aumenta el deterioro del aceite.

Figura 4. Abundancia, expresada en cuentas de área por 10-6, de las piridinas detectadas en el espacio de cabeza de salmón frito en aceite de soja y de girasol con distinto nivel de deterioro (horas de calentamiento). P2: 2-etilpiridina; P6: 3-vinilpiridina.

4. En el espacio de cabeza de salmón frito con aceite de soja y girasol, por el contrario

la concentración de piridinas aumenta a medida que aumenta el grado de deterioro del aceite alcanzándose las mayores concentraciones en las últimas frituras.

Estos resultados parecen sugerir que la presencia de ciertos compuestos, generados en la degradación de los aceites por el calentamiento dificultan o impiden la formación de piridinas en el salmón durante la fritura. Asimismo se podría inferir, que los compuestos responsables de esta inhibición se encuentran en concentraciones más bajas en el aceite de oliva virgen extra que en los aceites de girasol y soja. A juzgar por los resultados obtenidos podría pensarse que se trata de compuestos que se encuentran en concentraciones bajas en las primeras horas de calentamiento del aceite de oliva virgen extra y que se encuentran en concentraciones altas en las primeras horas de calentamiento de aceite de soja y girasol.

Piridinas presentes en el espacio de cabeza de los aceites empleados en la fritura de salmón. Al igual que en relación con las piracinas, podría pensarse que las piridinas formadas en el salmón pudieran migrar a los aceites de fritura. Con objeto de analizar el alcance de esta migración se estudió el espacio de cabeza de los aceites empleados. Los resultados obtenidos mostrados en las Figuras 5 y 6 ponen de manifiesto que los tres aceites contienen piridinas ya que estos compuestos aparecen en su espacio de cabeza. En estas figuras se muestran las piridinas encontradas en el espacio de cabeza de los tres aceites sometidos a distinto tiempo de calentamiento y a un número creciente de de frituras.

Figura 5. Abundancia, expresada en cuentas de área por 10-6, de las piridinas presentes en el espacio de cabeza del aceite de oliva virgen extra sometidos a frituras periódicas de salmón a lo largo de 32,5 horas de calentamiento. P1: piridina; P2: 2-etilpiridina; P3: 3-etilpiridina; P4: 3-etil-4-metilpiridina; P5: 2-propilpiridina; P6: 3-vinilpiridina.

Lo resultados obtenidos indican que: 1. El espacio de cabeza del aceite de oliva virgen extra es el más rico en piridinas de los

tres aceites, detectándose incluso una piridina más que en el espacio de cabeza de salmón frito en este aceite.

Figura 6. Abundancia, expresada en cuentas de área por 10-6, de las piridinas presentes en el espacio de cabeza de los aceites de soja y de girasol sometidos a frituras periódicas de salmón a lo largo de 32,5 horas de calentamiento. P1: piridina; P2: 2-etilpiridina; P3: 3-etilpiridina; P5: 2-propilpiridina.

2. En los espacio de cabeza de los aceites de soja y girasol tanto el número como la concentración de las piridinas detectadas es muy pequeño (comparar abundancias en Figuras 5 y 6).

3. Estos resultados, aunque no se pueden comparar, desde un punto de vista cuantitativo

con los obtenidos en el espacio de cabeza de salmón frito en estos mismos aceites, por la gran diferencia existente en la naturaleza y composición de ambas matrices, sin embargo son concordantes con aquellos.

4. El espacio de cabeza más rico en piridinas en salmón es el del salmón frito con aceite de oliva virgen extra y también lo es el espacio de cabeza de este aceite en comparación con el de los otros aceites empleados.

5. La concentración de piridinas en el espacio de cabeza de salmón frito con aceite de soja

y girasol es creciente con el tiempo de calentamiento y lo mismo ocurre en la concentración de piridinas en estos aceites; sin embargo la concentración de piridinas en el espacio de cabeza de salmón frito con aceite de oliva virgen extra decrece con el tiempo de calentamiento y lo mismo se puede decir que sucede, en términos generales, en el espacio de cabeza del aceite de oliva virgen extra.

Estos resultados ponen de manifiesto que la migración de piridinas al aceite se produce en mayor extensión que la migración de piracinas y también que estos compuestos (piridinas) escapan con facilidad del aceite a la fase vapor lo que facilita su estudio por la metodología empleada. CONCLUSIONES - En la fritura de salmón en aceites vegetales se producen reacciones conducentes a la

formación de compuestos nitrogenados siendo los principales piracinas y piridinas.

- Las piracinas son más numerosas y en general están en mayor concentración que las piridinas. Todas ellas contribuyen de forma importante al aroma y sabor del salmón frito.

- La extensión de las reacciones responsables de la formación de estos compuestos y por

lo tanto la generación de estos compuestos está influida no solo por el tipo de aceite empleado en la fritura sino también por su grado de deterioro.

- La influencia del tipo de aceite y de su grado de deterioro es diferente en la reacciones

que dan lugar a la formación de piracinas que en las que dan lugar a la formación de piridinas.

- El salmón que mayor concentración de piracinas presenta es el frito con aceite de girasol

no sometido a frituras previas.

- El salmón que mayor concentración de piridinas presenta es el frito con aceite de oliva virgen extra no sometido a frituras previas.

- Durante la fritura se produce un cierto grado de migración de estos compuestos

nitrogenados al aceite especialmente de piridinas, detectándose estas últimas en los espacios de cabeza de todos los aceites. Sin embargo la extensión de la migración de piracinas al aceite es menor y solamente se detectan en el espacio de cabeza del aceite de soja.

AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCINN, AGL2009-09904), por el Gobierno Vasco (EJ-GV, GIC10/IT-463-10) y por la Universidad el País Vasco

(UPV/EHU, UFI-11/21-Calidad y Seguridad Alimentaria). Andrea Martínez Yusta agradece al Gobierno Vasco la concesión de una beca-contrato predoctoral. BIBLIOGRAFÍA Guillén, M.D.; Cabo, N.; Ibargoitia, M.L.; Ruiz, A. (2005), Study of both sunflower oil and its

headspace throughout the oxidation process. Occurrence in the headspace of toxic oxygenated aldehydes. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53, 1093-1101.

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Negroni M.; D’Agostina A.; Arnoldi A. (2001), Effects of Olive, Canola, and Sunflower Oils on the Formation of Volatiles from the Maillard Reaction of Lysine with Xylose and Glucose. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49, 439-445.

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