Influencia de Los Procesos Tecnologicos Sobre El Valor Nutritivo

2.19. Influencia de los procesos tecnolgicos sobre el valor nutritivo de los alimentos

ngel Gil Hernndez Javier Fontecha Alonso Manuela Jurez Iglesias

1. Introduccin

2. Procesos tecnolgicos aplicados a los alimentos2.1. Deshidratacin o secado2.2. Tratamientos trmicos

2.2.1. Termizacin2.2.2. Pasteurizacin2.2.3. Esterilizacin2.2.4. Escaldado2.2.5. Coccin2.2.6. Fritura2.2.7. Coccin por extrusin2.2.8. Calentamiento por microondas2.2.9. Horneado2.2.10. Tostado

2.3. Conservacin de alimentos a baja temperatura2.4. Fermentacin2.5. Adicin de sustancias qumicas2.6. Irradiacin2.7. Procesado a altas presiones

3. Efectos de la temperatura, la luz, el oxgeno y el pH sobre la estabilidad de los nutrientes

4. Alteraciones de los macronutrientes provocadas por los tratamientos tecnolgicos

4.1. Protenas4.1.1. Desnaturalizacin trmica4.1.2. Isomerizacin de los aminocidos4.1.3. Interacciones protena-protena4.1.4. Interacciones protena-hidratos de carbono (reaccin de Maillard

y degradacin de Strecker)4.1.5. Interacciones protena-lpidos4.1.6. Interacciones protena-vitaminas y elementos minerales

4.2. Hidratos de carbono4.3. Lpidos

Captulo 2.19.

Influencia de los procesos tecnolgicos sobre el valor nutritivo de los alimentos

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1. Introduccin

4.3.1. Oxidacin4.3.2. Interaccin lpidos-iones metlicos en la oxidacin lipdica4.3.3. Degradacin trmica4.3.4. Radilisis4.3.5. Hidrogenacin4.3.6. Interesterificacin y formacin de triglicridos estructurados4.3.7. Efectos de los tratamientos tecnolgicos sobre el valor nutritivo de los lpidos

4.4. Vitaminas4.5. Minerales

5. Resumen

6. Bibliografa

7. Enlaces web

n Conocer los conceptos relacionados con los diferentes procesos tecnolgicos aplicados a los alimentos.n Diferenciar los procesos de deshidratacin, tratamientos trmicos, conservacin a baja temperatura, fermenta-

cin, adicin de compuestos qumicos, irradiacin y procesado a presiones elevadas, utilizados en la produccin de alimentos.

n Valorar la importancia de los efectos de la temperatura, la luz, el oxgeno y el pH sobre los nutrientes y otros componentes de los alimentos.

n Conocer los fundamentos de las principales alteraciones de los macronutrientes provocadas por los tratamientos tecnolgicos aplicados en la produccin de alimentos.

n Comprender las principales reacciones que tienen lugar en el pardeamiento no enzimtico de los alimentos (reac-ciones de Maillard y degradacin de Strecker).

n Identificar las principales reacciones que ocurren en las interacciones entre protenas y lpidos, y entre protenas y otros componentes de los alimentos, especialmente vitaminas y minerales.

n Conocer las principales reacciones que sufren los lpidos de los alimentos por accin de los procesos tecnolgicos y del almacenamiento.

n Reconocer los diferentes factores que afectan a la estabilidad de las vitaminas en los alimentos.n Identificar los efectos de los tratamientos tecnolgicos aplicados a los alimentos sobre la biodisponibilidad de los

elementos minerales.

Objetivos

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1. Introduccin

Todos los alimentos, en cuanto que proceden de tejidos u rganos anima-les y vegetales, son productos de carcter perecedero y, por consiguiente, sometidos al deterioro gradual determinado por numerosas reacciones bioqumicas. El grado de deterioro puede ser muy rpido o relativamente lento, dependiendo fundamentalmente del contenido de agua biolgicamente activa, lo que equivale al concepto fsico-qumico de actividad de agua (Aw). Los alimentos con una Aw alta, como la leche, la carne, el pescado y los vegetales, se deterioran en tan slo algunos das, mientras que los frutos secos, que contienen una cantidad de agua estructural pequea, pueden ser almacenados durante periodos largos en con-diciones ambientales adecuadas sin sufrir apenas alteraciones en su composicin y en sus caractersticas organolpticas.

Las causas fundamentales de las alteraciones que se producen en los alimentos son el crecimiento microbiano y los cambios qumicos y bioqumicos, consecuencia de actividades enzimticas, que alteran la estructura y funcionalidad de los nutrien-tes, a la vez que aparecen nuevos compuestos que por su naturaleza txica o por su influencia negativa sobre la estructura y las caractersticas organolpticas de los alimentos hacen que stos sean inaceptables para el consumo. Todas esas acciones y reacciones ocurren muy rpidamente en condiciones de elevada actividad de agua, as como a temperaturas favorables para el desarrollo de las funciones vitales y a valores de pH cercanos a la neutralidad.

Los alimentos estn compuestos de macro y micronutrientes cuya estabilidad y valor nutritivo pueden afectarse por los procesos tecnolgicos. Todos y cada uno de los grandes sistemas de procesado influencian el valor nutritivo de los alimentos, y el grado depende en gran medida del nutriente considerado, del alimento o siste-ma alimenticio particular y de la mayor o menor intensidad del proceso tecnolgico aplicado.

Los efectos de los procesos tecnolgicos sobre el valor nutritivo de los ali-mentos tienen un gran inters para la nutricin, la ciencia de los alimentos, y en definitiva para la salud humana. Es necesario tener una mejor comprensin de los mecanismos moleculares que ocurren durante el procesado de los alimentos y de sus consecuencias nutricionales y de seguridad biolgica para los consumidores, con objeto de optimizar sus efectos beneficiosos tales como la biodisponibilidad de los nutrientes y la calidad estructural y funcional de los alimentos, y minimizar la formacin de compuestos deletreos para el ser humano. En este Captulo se describen brevemente los principios del procesado de los alimentos, se estudian detenidamente los efectos del calor y del pH sobre los nutrientes y se revisan las influencias especficas de cada proceso tecnolgico sobre el valor nutritivo de los alimentos.

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Captulo 2.19. Influencia de los procesos tecnolgicos...

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. Gil Hernndez | J. Fontecha Alonso | M. Jurez Iglesias

2. Procesos tecnolgicos aplicados a los alimentos

Los alimentos se procesan para: Eliminar el riesgo de transmisin

de enfermedades asociado a la pre-sencia de microorganismos en los productos crudos.

Hacerlos agradables al paladar y facilitar su consumo y digestibilidad.

Aumentar su vida til. Eliminar determinados factores

presentes en las materias primas que actan como agentes antinutritivos.

Los principios del procesado y conservacin de los alimentos se basan en la manipulacin de las condiciones ambientales para dis-minuir o eliminar, dentro de lo posible, el crecimiento de los mi-croorganismos y las reacciones qu-micas y bioqumicas que provocan su deterioro.

Hay siete grandes modalidades de procesos tecnolgicos utilizados en la conservacin y modificacin de la estructura de los alimentos:

Eliminacin de agua por concentracin y des-hidratacin.

Tratamiento trmico mediante termizacin, pas-teurizacin, esterilizacin, escaldado, coccin, cocido por extrusin, aplicacin de ondas electromagnti-cas de alta energa (microondas), fritura, horneado y tostado.

Tratamiento a baja temperatura mediante refri-geracin o congelacin.

Disminucin del pH mediante fermentacin. Adicin de agentes que disminuyen el pH, que

limitan o inhiben el crecimiento de los microorga-nismos o que inhiben las reacciones qumicas y bio-qumicas de alteracin de los alimentos, como sul-fitos o CO2.

Irradiacin Tratamiento a presiones ultraaltas (UHP).Si se tiene en cuenta que todos los alimentos

han de ser almacenados hasta su consumo, el en-vasado se considera un factor de coproceso im-portante en los mtodos de procesado de los mismos.

2.1. Deshidratacin o secado

La eliminacin del agua por deshidratacin o seca-do conduce a una detencin del crecimiento de los microorganismos, a una reduccin de la velocidad de numerosas reacciones bioqumicas y qumicas ta-les como el pardeamiento enzimtico y no enzimti-co, a limitar la oxidacin de lpidos y de protenas y a aumentar la estabilidad de algunas vitaminas como la tiamina (Figura 1). El efecto de los procesos de des-hidratacin sobre el valor nutritivo de los alimentos es dependiente de las temperaturas aplicadas. Si stas son moderadas y el envasado se lleva a cabo inme-diatamente despus del procesado, las alteraciones son mnimas. En particular, la aplicacin de tempera-turas bajas durante la evaporacin y el secado, y es-pecialmente el proceso de liofilizacin (evaporacin de un producto congelado a temperaturas inferiores a -40 C), ofrece ventajas decisivas sobre la aplicacin de temperaturas elevadas como ocurre en la evapo-racin y deshidratacin convencionales (evaporacin a temperaturas moderadas y vaco, seguida de secado por atomizacin o mediante rodillos metlicos).

Figura 1. Influencia de la actividad del agua en la velocidad de las reacciones qumicas y enzimticas. Aw: actividad del agua.

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2.2. Tratamientos trmicos

El objetivo principal de los tratamientos trmi-cos es la inactivacin de los microorganismos y de las enzimas nativas que alteran los alimentos duran-te su almacenamiento. No obstante, estos proce-sos tienen como contrapartida que el calor aplica-do conduce a la desnaturalizacin parcial o total de las protenas, lo que conlleva en numerosas ocasio-nes un aumento de la digestibilidad de las mismas, pero tambin una disminucin de la calidad nutriti-va, principalmente por la prdida de vitaminas y del valor biolgico, o por alteracin o disminucin de la biodisponibilidad de algunos aminocidos esenciales como la lisina o la metionina. Mencin especial me-rece tambin el efecto de los procesos trmicos so-bre los cidos grasos y sobre el equilibrio dinmico de los componentes minerales.

2.2.1. Termizacin

La termizacin es un proceso trmico aplicado a algunos alimentos tales como la leche para elimi-nar la mayora de los microorganismos psicrotro-fos que son capaces de crecer a temperaturas de refrigeracin, y que por su capacidad de producir exoenzimas (lipasas y proteasas) termorresisten-tes pueden dar lugar a la aparicin de alteraciones posteriores en la estructura y en las caractersticas organolpticas de los productos esterilizados a ul-traalta temperatura y tiempo corto (UHT). Usual-mente la termizacin consiste en aplicar una tem-peratura de 62 a 65 C durante un tiempo de 10 a 20 segundos, seguida de inmediata refrigeracin a

no ms de 4 C, por lo que la influencia negativa de este proceso sobre el valor nutritivo de los alimen-tos es muy escasa. La Tabla 1 muestra los trata-mientos trmicos, temperaturas y tiempos emplea-dos en la industria lctea.

2.2.2. Pasteurizacin

La pasteurizacin elimina los microorganis-mos patgenos de los alimentos y una gran par-te de los microorganismos vegetativos de carc-ter saprofito. La aplicacin de diversas relaciones de temperatura/tiempo depende en gran parte del sistema alimentario y de los recursos industriales disponibles. La pasteurizacin, usualmente a tem-peraturas de 63 a 66 C durante 30 minutos, co-nocida como baja temperatura y largo tiempo, Low Temperature-Long Time (LT-LT), aplicada a los pro-ductos alimenticios de pH neutro, ha sido susti-tuida por otras relaciones de tiempo/temperatura que favorecen el valor nutritivo de los alimentos procesados a la vez que permiten el tratamiento industrial continuo. Un ejemplo es la pasteuriza-cin de la leche a entre 71 y 75 C durante un m-nimo de 15 segundos, denominada pasteurizacin alta, o a entre 85 y 90 C durante 2 a 10 segundos, denominada High Temperature-Short Time (HT-ST). Actualmente, muchos alimentos de naturale-za no particulada se pasteurizan mediante procedi-mientos HT-ST, que eliminan la mayor parte de los microorganismos vegetativos e inactivan la mayora de las enzimas presentes de forma natural, lo que permite alargar la vida comercial de los productos con ligeras prdidas de valor nutricional.

Tabla 1. TRATAMIENTOS TRMICOS, TEMPERATURAS Y TIEMPOS EMPLEADOSEN LA INDUSTRIA LCTEA

Tratamiento Temperatura Tiempo

Termizacin Mn. 60-65 CMx. 65 C10-20 s20 s

PasteurizacinBaja 63 CAlta C-75 CUltraalta 85-90 C (HTST)

30 min15-40 s2-10 s

Esterilizacin 135-150 C (UHT)110-120 C (en botella)2-10 s20-40 min

HTST: high temperature-short time; UHT: ultra high temperature.

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2.2.3. Esterilizacin

La esterilizacin por calor es el procedimien-to ms eficaz para aumentar la vida til de los ali-mentos, ya que elimina todos los microorganismos vegetativos y elimina o inactiva las esporas bac-terianas. Sin embargo, la esterilizacin afecta ne-gativamente a muchos nutrientes, en particular a las vitaminas termolbiles, y al valor biolgico de las protenas a causa de la prdida de aminocidos disponibles que tiene lugar en las reacciones de Maillard (ver apartado 4.1.4).

No obstante, las nuevas tecnologas de esterili-zacin UHT de productos alimenticios tanto lqui-dos como particulados, utilizando inyeccin directa de vapor seguida de evaporacin flash (UHT direc-to), o con superficies metlicas de intercambio de calor en espiral (UHT indirecto), elementos de in-tercambio energtico de superficie rascada, etc., han supuesto un avance extraordinario para per-mitir que la influencia negativa del calor sobre el valor nutritivo de los alimentos sea mnima, sin me-noscabo de su seguridad y salubridad. En muchos alimentos, la esterilizacin clsica llevada a cabo en autoclaves cerrados a 110-120 C durante 20 mi-nutos ha sido sustituida por tratamiento UHT de los productos (135-150 C durante 2-10 segun-dos), seguido de envasado asptico o como mni-mo de envasado en condiciones higinicas y auto-clavado en un sistema rotativo.

2.2.4. Escaldado

Todos los vegetales, excepto las cebollas, tienen que ser escaldados con agua o vapor, antes de ser congelados para reducir la carga microbiana e in-activar las enzimas que pueden causar el desarrollo de sabores anormales durante el almacenamiento. El escaldado se realiza en agua a 90-100 C, o utili-zando vapor vivo a 120-130 C durante 2 a 10 mi-nutos, mientras el producto se desplaza por una cinta transportadora perforada. Dependiendo del rea en contacto con el agua o vapor, de la concen-tracin de solutos en el agua y de la agitacin, se producen ms o menos prdidas de nutrientes, es-pecialmente de vitaminas y de minerales, debidas al efecto trmico, a los arrastres por disolucin de los componentes del alimento en el fluido de trata-miento y a los efectos oxidativos del proceso.

2.2.5. Coccin

El cocido de los alimentos comprende toda una serie de prcticas culinarias realizadas en el hogar o de forma industrial, por las cuales varios alimen-tos son sumergidos en agua y se mantienen duran-te tiempos variables a una temperatura cercana o igual a la de evaporacin del fluido. En estos proce-dimientos, una parte importante de las vitaminas y de los minerales pasan al fluido de coccin, siendo la retencin directamente dependiente de la presen-cia de agua. Cuando los alimentos cocidos se con-sumen conjuntamente con el caldo de coccin, las prdidas del valor nutritivo son relativamente esca-sas. Sin embargo, si se elimina el caldo de coccin las prdidas de algunos nutrientes, como la tiami-na, son muy elevadas. No obstante, es necesario re-saltar que algunos nutrientes aumentan su biodis-ponibilidad por los procesos de coccin. As, en las legumbres se inactivan varias protenas inhibidoras de las enzimas digestivas; en las patatas, la solanina, un compuesto neurotxico, se destruye totalmen-te; en los huevos, la avidina, una sustancia que se une a la biotina hacindola no disponible, se desnaturali-za. Por otra parte, se aumenta la digestibilidad de las protenas y de los hidratos de carbono complejos, a la vez que mejoran sensiblemente las caractersticas organolpticas de los alimentos (ver Captulo 2.7)

2.2.6. Fritura

El proceso de fritura es un mtodo de calenta-miento de los alimentos, que difiere de otros pro-cesos trmicos en el sentido de que la coccin se realiza en un tiempo relativamente corto, usualmen-te no ms de cinco minutos, en un sistema lipdico que acta como fuente de calor y en el que la dife-rencia trmica respecto al alimento es muy elevada y la grasa o aceite utilizado pasa a formar parte del alimento final en cantidades que oscilan entre el 10 y el 40%. Debido a la baja actividad de agua del me-dio calefactor, las prdidas por lixiviacin de nutrien-tes son muy escasas en comparacin con los proce-sos de cocido. Sin embargo, el medio de fritura est sujeto a cambios en su composicin, lo que determi-na la aparicin de sustancias oxidadas, algunas de las cuales pueden llegar a ser txicas. Estas sustancias se incorporan en mayor o menor grado a los alimentos fritos, determinando su valor nutricional final.

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2.2.7. Coccin por extrusin

La extrusin o cocido por extrusin de los ali-mentos es un proceso tecnolgico mixto por el cual diversos biopolmeros (protenas, almidones) o ingredientes alimenticios son mezclados, trans-portados y termoformados en un sistema de baja humedad (usualmente inferior al 18%), a tempera-turas elevadas (140-190 C) y a presiones muy al-tas (10-20 MPa), durante un tiempo corto (15-60 segundos), utilizando fuerzas de cizallamiento muy elevadas originadas por un tornillo sin fin. El coci-do por extrusin est evolucionando rpidamen-te y ha pasado de ser un arte a convertirse en una ciencia; por este procedimiento se texturizan pro-tenas de plantas como la soja, se gelatinizan almi-dones, se preparan alimentos infantiles, se produ-ce queso fundido esterilizado, se elaboran multitud de aperitivos, etc. La extrusin causa prdidas en el valor nutritivo de las protenas debido a reacciones de Maillard, reacciones de oxidacin de los lpidos y destruccin trmica de vitaminas, pero los datos disponibles indican que el grado de deterioro de los alimentos no es mayor que con otros procesos como la esterilizacin.

2.2.8. Calentamiento por microondas

El calentamiento por microondas se conoce des-de los aos 50 del siglo pasado, pero su utilizacin masiva no ha ocurrido hasta los ltimos diez aos. Las microondas son radiaciones electromagnticas de baja energa que no pueden ionizar ni radiolizar, y por consiguiente no producen deterioros molecula-res distintos de los que produce cualquier otro siste-ma de calefaccin. Estas radiaciones son producidas por un tubo denominado magnetrn, que contiene un poderoso imn en el que se ha realizado el vaco. Las microondas se generan en el magnetrn, disposi-tivo que transforma la radiacin elctrica en un cam-po electromagntico y cambia los centros de car-ga positiva y negativa muchsimas veces por segundo. Cuando las microondas se aplican a materiales die-lctricos, tales como los alimentos, las molculas bi-polares se orientan con el campo; al ser ste alter-nante da lugar a una friccin entre las mismas que causa un aumento de la temperatura. Otro mecanis-mo que contribuye al calentamiento es la frecuencia de la colisin entre los iones de las molculas ioni-

zables, que tambin se desplazan con la orientacin del campo. Una vez que se genera, el calor se trasmi-te por conduccin y conveccin trmicas. La ener-ga elctrica es convertida en radiacin electromag-ntica de frecuencias de 915, 2.450, 5.800 o 22.125 megahercios (MHz) (Figura 2). La mayora de los dispositivos de microondas del mercado usan una frecuencia de 2.450 MHz. Este proceso tecnolgico es muy eficiente, ya que slo calienta el alimento y no el ambiente exterior. As, la carne puede cocerse en un sistema de microondas en un tiempo cuatro a cinco veces menor que en un horno convencional. No obstante, con las microondas no se pueden ob-tener los efectos de horneado o tostado de super-ficies, y si el tiempo aplicado de coccin es corto y la temperatura alcanzada no supera los 77 C, algu-nos parsitos -como la triquina en la carne- pueden resistir el tratamiento. En todo caso, las prdidas nu-tritivas por lixiviacin o por efecto directo del calor son muy pequeas en comparacin con los procedi-mientos ordinarios de coccin. Es necesario aclarar que, al contrario de lo que ocurre con los alimentos irradiados con radiaciones ionizantes, las microon-das no generan apenas radicales libres por su relati-vamente baja energa, y por tanto no aparecen com-puestos indeseables que alteren las caractersticas organolpticas de los alimentos o que puedan consi-derarse txicos.

2.2.9. Horneado

El horneado, tanto por radiacin como por con-veccin de calor, representa uno de los proce-sos ms utilizados para la produccin de alimen-tos. Durante su aplicacin, y especialmente en la corteza de los productos, se producen prdidas de protenas por reacciones de Maillard, as como de vitaminas termolbiles, pero tambin la desnatura-lizacin de las protenas aumenta su digestibilidad y, en algunos productos panarios, se eliminan cier-tos antinutrientes y aumentan los contenidos de vitaminas del complejo B por efecto de la fermen-tacin con levaduras.

2.2.10. Tostado

El tostado con sus diversas variantes, depen-diendo de los sistemas de aplicacin (resistencias

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elctricas, llama con o sin rotacin, superficies me-tlicas), como ocurre en el horneado, da lugar a prdidas nutritivas relacionadas con las protenas y con las vitaminas termolbiles, especialmente de tiamina.

2.3. Conservacin de alimentos a baja temperatura

La conservacin de alimentos a baja tempera-tura, y especialmente la congelacin, representan mtodos tecnolgicos excelentes para preservar el valor nutritivo de los alimentos. Las bajas tempe-raturas inhiben el crecimiento de los microorganis-mos y hacen disminuir la actividad de las enzimas y de numerosas reacciones qumicas. As, la actividad de las enzimas de la carne prcticamente se anula en el estado de congelacin, aunque otros sistemas alimentarios como los vegetales han de ser previa-mente tratados por calor mediante escaldado pa-ra prevenir cambios qumicos en el estado congela-do. En cualquier caso, en los alimentos congelados hay una prdida mnima de vitaminas en compara-cin con otros procedimientos tecnolgicos y, si existen prdidas en el valor nutritivo, se producen a causa de la utilizacin de procesos inadecuados

en los sistemas de congelacin, almacenamiento de los productos y condiciones de descongelacin, o por envasado defectuoso.

En el caso particular de la leche es bien conocido que su refrigeracin en la granja durante un periodo mximo de 2-3 das a una temperatura de aproxima-damente 4 C es actualmente una prctica genera-lizada, que ha permitido incrementar la vida til de la leche al inhibir el desarrollo de las bacterias lcti-cas presentes. Como contrapartida, la conservacin de la leche a bajas temperaturas introduce cambios en su calidad, ya que debilita las interacciones hidro-fbicas que mantienen unidas entre s las submice-las de las casenas en las micelas (Figura 3). Esto se traduce en una solubilizacin parcial de las mis-mas, y particularmente de la -casena. El contenido en casena soluble de leche conservada 48 h a 3 C es del 15%. Como consecuencia de la refrigeracin se produce un incremento del calcio y del fsforo solubles, que despus de 1-2 das a 3-4 C puede lle-gar al 10% del Ca total y al 5% del P. Se provoca asi-mismo la activacin de la plasmina (proteasa nativa de la leche), que pasa de la fase micelar a la soluble y acta sobre la -casena soluble, y como conse-cuencia se produce un incremento en las concen-traciones de -casena y proteosa-peptona, pptidos que son el resultado de su actividad enzimtica so-

Figura 2. Esquema del espectro electromagntico.

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bre la -casena. Los procesos de refrigeracin de leche cruda favorecen adems el crecimiento prefe-rencial de microorganismos psicrotrofos, los cuales, al alcanzar una determinada densidad de poblacin, [del orden de 106-108 unidades formadoras de colo-nias por mililitro (UFC/ml)], son capaces de liberar al medio lipasas y proteasas termorresistentes, cu-yas acciones en la leche y los productos lcteos limi-tan seriamente la posibilidad de prolongar su perio-do de comercializacin.

En cuanto a la congelacin, mientras que en los productos lcteos lquidos la congelacin causa desestabilizacin de la grasa y protenas, los cam-bios producidos durante la congelacin de algunos productos lcteos elaborados, con menor conteni-do en agua, como la mantequilla, natas, helados y al-gunos quesos, son mnimos.

En general, para la congelacin de alimentos, cuanto ms se desciende la temperatura, la ve-locidad de las reacciones que causan modifica-ciones es ms lenta y la calidad de los productos descongelados mejora. Para cada producto hay una relacin ptima de tiempo/temperatura de congelacin y almacenamiento. Una congelacin rpida y una descongelacin lenta tienen venta-jas, aunque la formacin de cristales de hielo y la cristalizacin de la grasa contribuyen a daar la textura y a la formacin de grasa libre en el producto final.

2.4. Fermentacin

El deterioro de los alimentos de pH cercano a la neutralidad es relativamente rpido, mien-tras que el crecimiento de una gran parte de los microorganis-mos se inhibe en un ambiente cido. Los procesos de fermenta-cin hacen bajar el pH de los ali-mentos ricos en hidratos de car-bono, fundamentalmente por la produccin de cido lctico. Por otra parte, la acidez de algunos alimentos puede aumentarse por la adicin de sustancias cidas ta-les como el vinagre, el zumo de limn, el cido actico, el cido ctrico y el cido mlico, lo cual produce el mismo efecto inhibi-dor sobre el deterioro de los ali-

mentos. Las prdidas de nutrientes durante el pro-ceso fermentativo son escasas, y en la mayor parte de las ocasiones aumenta el valor nutritivo a causa de la degradacin de protenas y de la sntesis de pptidos con actividad funcional y de vitaminas, lle-vada a cabo por los propios microorganismos, as como por una mayor digestibilidad de las protenas desnaturalizadas y a veces hidrolizadas parcialmen-te, y por una mayor biodisponibilidad de los ele-mentos minerales. La alteracin del pH de la leche, y particularmente la acidificacin de la misma, es un proceso fundamental en la elaboracin de mu-chos productos lcteos como el yogur. Se produce la solubilizacin del fosfato clcico y del calcio mi-celar, se incrementan los niveles de Ca soluble y se produce tambin una disrupcin de la estructura micelar de las casenas, lo que favorece el inicio de su agregacin y precipitacin, en forma de un co-gulo fino, si prosigue la reduccin del pH, lo que fa-vorece la digestibilidad de las protenas.

2.5. Adicin de sustancias qumicas

La adicin de sustancias qumicas puede contri-buir sustancialmente a la conservacin de los ali-mentos, al dar lugar a un ambiente inhibidor del crecimiento de los microorganismos y de las reac-

Figura 3. Esquema de la micela y submicela casenica.

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ciones qumicas y bioqumicas. En general, el efecto de estas sustancias sobre los nutrientes es peque-o, aunque algunos aditivos pueden ocasionar pr-didas notables de algunas vitaminas que se alteran por procesos de oxidorreduccin. Los sulfitos des-truyen parcialmente la vitamina B a pH alcalino, aun-que estabilizan la vitamina C. Los nitritos reaccionan con las vitaminas C y B, y los folatos y provocan la destruccin de la vitamina A en el intestino por oxi-dacin. Los metales en forma de sales (hierro, co-bre, etc.) actan como catalizadores en los proce-sos de oxidacin de las vitaminas C, B, carotenos, vitaminas A, D, E y folatos. Existen sin embargo aditi-vos que aportan valor nutritivo al alimento, tales co-mo las vitaminas antioxidantes, vitamina C, vitami-na E, o colorantes como la vitamina A; sacridos y polisacridos como espesantes (sorbitol, manitol, al-midn, etc.), protenas y aminocidos como edulco-rantes o potenciadores del sabor (aspartamo, gluta-mato, etc.) y cidos grasos como emulgentes (mono y diglicridos) (ver Captulo 2.15).

La adicin de CO2 o la utilizacin de una mez-cla de gases inertes (CO2/O2/N2) en distintas con-centraciones est siendo aplicada satisfactoria-mente en el envasado y conservacin de diversos alimentos (productos vegetales, carnes, pescados) con objeto de retardar el crecimiento microbia-no y evitar su deterioro. Los primeros ensayos de aplicacin del CO2 en la conservacin de produc-tos lcteos comprobaron la eficacia de este gas co-mo agente bactericida y/o bacteriosttico frente a microorganismos aerobios, al reducir o excluir el contenido de oxgeno de la leche. La conservacin de leches crudas en refrigeracin bajo atmsfera modificada con CO2 no presenta efectos indesea-bles sobre componentes de valor nutricional (vi-taminas, protenas) o modificaciones sensibles so-bre la calidad sensorial de la leche. No obstante, la principal incidencia detectada por el tratamien-to con CO2 y que afecta a la calidad de la leche es su acidificacin, con las consecuentes modificacio-nes tanto de las caractersticas bioqumicas como de su aptitud tecnolgica y organolptica, citadas anteriormente.

2.6. Irradiacin

La irradiacin, denominada tambin raduriza-cin y pasteurizacin o esterilizacin fra, consis-

te en una serie de procesos mediante los cuales se aplican radiaciones ionizantes a los alimentos. La subsiguiente formacin de radicales libres destruye los microorganismos y las clulas germinativas de algunos alimentos como tubrculos y semillas. Se considera un mtodo alternativo a los tratamien-tos trmicos para la conservacin de alimentos. Puede aplicarse con los fines siguientes:

a) Prevencin de germinacin y brote de pata-tas, cebollas y ajos y otras hortalizas.

b) Desinfestacin de granos, frutas, hortalizas y frutos secos.

c) Retardo de la maduracin y envejecimiento de hortalizas y frutas.

d) Prolongacin de la vida til y prevencin de enfermedades de transmisin alimentaria, re-duciendo el nmero de microorganismos viables, y destruccin de patgenos en pescado, marisco, carnes frescas y carnes de aves de corral.

La irradiacin de alimentos no puede producir alimentos radioactivos con las dosis que se aplican en la prctica, porque, aunque sea de alta energa, no es lo suficientemente intensa como para inducir los cambios necesarios en el ncleo atmico. Las radiaciones ionizantes producen nuevos compues-tos qumicos que a menudo dan lugar a la aparicin de sabores anmalos, y pueden ocasionar una pe-quea prdida de nutrientes (como la destruccin de algunas vitaminas), pero no ms que otros m-todos de procesado que se aplican habitualmen-te, como el cocinado, pasteurizacin, esterilizacin, etc. No inactivan a muchas enzimas, por lo que su utilizacin como proceso tecnolgico es limitada.

2.7. Procesado a altas presiones

El procesado de los alimentos a altas presiones (UHP) consiste en la aplicacin de presiones isos-tticas muy elevadas (100-1.000 MPa) a temperatu-ra ambiente, dando lugar a cambios en la conforma-cin proteica y usualmente a su desnaturalizacin, agregacin o gelificacin dependiendo del sistema proteico del alimento, de la temperatura y de la du-racin del tratamiento. Las presiones bajas provo-can cambios de tipo reversible, tales como la di-sociacin de complejos protena-protena, unin de ligandos y cambios conformacionales; presio-nes mayores que 500 MPa dan lugar a desnatura-lizacin irreversible. Por tanto, el proceso de UHP

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tambin inactiva a los microorganismos y puede usarse como alternativa a los procesos trmicos. Se desconoce en gran parte el efecto de este nuevo tra-tamiento tecnolgico sobre el valor nu-tritivo de los alimentos, pero los prime-ros datos indican que puede representar una nueva alternativa a los procesos tr-micos por su escasa influencia sobre el contenido y estabilidad de los nutrientes. Su aplicacin es especialmente interesan-te en productos con alto contenido en vitaminas, ya que no genera prdidas (so-bre todo de las del grupo B).

En general, las tcnicas utilizadas ac-tualmente para procesar los alimen-tos no causan prdidas importantes en su va-lor nutritivo. Sin embargo, an deben mejorarse los procesos tecnolgicos de tratamiento, de al-macenamiento y de distribucin de alimentos en cuanto a sus efectos sobre su valor nutritivo, y aumentar la conciencia de los profesionales y de los consumidores acerca de la importancia del manejo adecuado de los alimentos.

3. Efectos de la temperatura, la luz, el oxgeno y el pH sobre la estabilidad de los nutrientes

Como ya se ha descrito, cuando los alimen-tos son sometidos a ciertos procesos tecnolgi-cos para prolongar su vida til, como la aplicacin de calor o fro, modificacin del pH del medio, ra-diaciones, etc., o tambin por efecto de la luz, del oxgeno, durante la conservacin o por combina-ciones de estos agentes, se produce la destruccin de ciertos nutrientes. El calor es uno de los proce-dimientos ms antiguos y ms comnmente utili-zados por el hombre para facilitar que muchos ali-mentos tales como la carne, la leche, los huevos y el pan sean comestibles. Dependiendo de la in-tensidad del tratamiento, el valor nutritivo de las protenas se afecta en mayor o menor grado. El calor desnaturaliza las protenas y puede utilizarse, por ejemplo, para mejorar la capacidad de reten-cin de agua y las propiedades de emulsificacin (Figura 4). Por otra parte, el calor disminuye la

solubilidad de las protenas por agregacin o coa-gulacin. La desnaturalizacin de las protenas en un rango de temperatura de 60 a 90 C limita la actividad de algunas de ellas que son bioactivas, co-mo las inmunoglobulinas o algunas protenas pre-sentes en el suero de leche (lactoferrina y lisozi-ma). Adems, las protenas pueden reaccionar con azcares tanto reductores como no reductores dando lugar a la disminucin de la biodisponibili-dad de algunos aminocidos esenciales como la li-sina y la metionina y de otros semiesenciales como la cistena, a travs de reacciones de Maillard y de entrecruzamiento de aminocidos que se conside-rarn detalladamente ms adelante en este mismo Captulo. Todos los aminocidos presentes en los alimentos, especialmente lisina, metionina y treoni-na, son sensibles a los tratamientos trmicos con calor seco y a las radiaciones. As, en los proce-sos de tostado de cereales, legumbres y mezclas de alimentos deshidratados por accin del calor, el valor biolgico de las protenas suele afectarse sensiblemente.

Los hidratos de carbono son muy estables al calor, y la prdida de estos nutrientes se asocia a las reacciones de Maillard y a las reacciones de carame-lizacin con formacin de derivados de furfuraldeh-do por procesos de pirlisis, muchos de los cuales, como el hidroximetil-furfuraldehdo, son txicos.

Los lpidos son relativamente estables frente a los tratamientos trmicos, aunque condiciones de elevada temperatura y concentracin de oxgeno, as como la presencia de metales, pueden condicio-nar la oxidacin y degradacin de los cidos gra-sos poliinsaturados, dando lugar a la produccin de

Figura 4. Modelo de desnaturalizacin de protenas.

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compuestos polares de potencial toxicidad. Los ci-dos grasos insaturados, especialmente aqullos con dos o ms dobles enlaces, son sensibles a la luz, la temperatura y el oxgeno. Por otra parte, los pro-ductos de oxidacin de los lpidos no slo causan rancidez, sino que provocan alteraciones en los aminocidos, protenas y otros componentes de los alimentos. De forma opuesta, los productos de la reaccin de Maillard pueden ejercer un efecto an-tioxidante y proteger a los lpidos de la oxidacin. Por otra parte, los procesos de hidrogenacin de aceites, efectuados a elevada temperatura y presin bajo la accin de catalizadores metlicos para la ob-tencin de margarinas y shortenings pueden dar lu-gar a la formacin de ismeros trans, los cuales pue-den tener efectos nocivos sobre la salud.

Los minerales son muy estables a la accin de los tratamientos tecnolgicos aplicados a los ali-mentos. Sin embargo, la interaccin de algunos ele-mentos con otros nutrientes, como las protenas o la fibra alimentaria, puede alterar la biodisponibili-dad de los minerales divalentes, especialmente cal-cio, magnesio, hierro y zinc.

Al contrario de lo que ocurre con los minera-les, las vitaminas, especialmente algunas de ellas como la vitamina A, la tiamina, la vitamina C, la vi-tamina B12 y el folato, son muy sensibles a diferen-tes agentes externos como el oxgeno, el pH, la ra-diacin luminosa y la temperatura. En general, en todos los procesos de higienizacin de los alimen-tos hay una prdida ms o menos sensible de va-rias vitaminas en funcin de la relacin tiempo/temperatura aplicada, del pH del producto y de la concentracin de oxgeno. A estas prdidas hay que sumar las que tienen lugar durante el almace-namiento, distribucin y comercializacin de los alimentos envasados industrialmente.

4. Alteracionesde los macronutrientes provocadas por los tratamientos tecnolgicos

4.1. Protenas

Es bien conocido que el calor aumenta la veloci-dad de las reacciones qumicas, y las reacciones en

las que participan los componentes alimentarios no son una excepcin. Adems de la temperatura y del tiempo de aplicacin del proceso concreto, las interacciones entre los nutrientes estn modu-ladas por otros factores del medio, esencialmente la actividad de agua, el pH, las radiaciones y el po-tencial redox. Como se ha sealado anteriormen-te, las acciones de los procesos de conservacin de los alimentos afectan a todos los macronutrientes, aunque los efectos sobre las protenas suelen ser ms evidentes; en muchos casos se produce una al-teracin de la estructura y una reduccin del con-tenido o de la biodisponibilidad de sus aminoci-dos esenciales. Desde el punto de vista nutricional, estas alteraciones pueden no tener importancia si se producen sobre un aminocido que no es limi-tante para el crecimiento y desarrollo, o cuando la protena que sufre la alteracin contribuye s-lo parcialmente al aporte proteico de la dieta. Sin embargo, cuando la alimentacin se sustenta en un slo producto o en un nmero limitado de ellos, como ocurre en los lactantes, en los ancianos y en poblaciones de escasos recursos, la alteracin qu-mica de las protenas puede ser perjudicial para el ser humano.

Las alteraciones que pueden sufrir las protenas alimenticias por efecto del calor son: desnaturali-zacin, isomerizacin, interacciones protena-pro-tena, interacciones protena-hidratos de carbono reductores o reaccin de Maillard, interacciones protena-lpido, interacciones protena-agentes oxi-dantes e interacciones protena-otros componen-tes de los alimentos.

4.1.1. Desnaturalizacin trmica

La desnaturalizacin de una protena supone el cambio de conformacin desde su estado nativo a otros estados conformacionales, debido al aumen-to de las vibraciones moleculares con modifica-cin de enlaces usualmente no covalentes, aunque el desplegamiento de la molcula provoca a ve-ces la ruptura de puentes disulfuro. La temperatu-ra de desnaturalizacin es especfica de cada pro-tena, y este fenmeno normalmente lleva apareada la prdida de la actividad biolgica. As, las prote-nas musculares se desnaturalizan entre 45 y 65 C, mientras que el colgeno, cuya estructura terciaria est estabilizada por numerosos enlaces covalen-

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tes, lo hace a entre 60 y 70 C. En numerosas oca-siones, la desnaturalizacin supone la exterioriza-cin de muchos residuos de aminocidos, lo que ocasiona un aumento de reactividad y un descenso de solubilidad por exposicin de grupos hidrofbi-cos al medio acuoso.

La desnaturalizacin proteica puede ser rever-sible cuando el calor aplicado es escaso, pero en trminos prcticos las protenas de los alimentos, cuando se desnaturalizan, lo hacen de forma irre-versible y en numerosas ocasiones forman agrega-dos moleculares causantes de los procesos de geli-ficacin. Si el calor aplicado es excesivo, se pueden producir cambios de naturaleza covalente con des-truccin o formacin de nuevos puentes disulfu-ro, desamidacin y oxidacin de aminocidos, que tambin son irreversibles y que ocasionan prdidas notables de su valor nutritivo.

La desnaturalizacin proteica suele tener efec-tos favorables sobre la estructura, caracteres orga-nolpticos y digestibilidad de los alimentos, ya que se produce la inactivacin de numerosas enzimas tales como proteasas, lipasas, lipooxigenasas, polife-nol oxidasas, peroxidasas, enzimas glucolticas, etc., causantes de la alteracin y la aparicin de sabores anmalos en los alimentos no procesados. Asimis-mo, se inactivan numerosos factores antinutritivos de origen proteico presentes en algunas plantas, y adems la antigenicidad de las protenas alimen-tarias disminuye. Por otra parte, la exposicin de nuevos sitios de hidrlisis a las enzimas digestivas facilita la digestibilidad intrnseca de las protenas.

Por ejemplo, los efectos adversos de la ingestin de harina de soja cruda y de otras leguminosas co-mo las habas y la almorta se han atribuido a la pre-sencia de inhibidores de la tripsina (o inhibidor de Kunitz) y de la quimotripsina. Para mejorar la cali-dad nutritiva y la seguridad de los productos a ba-se de harina de leguminosas, especialmente de soja, los inhibidores se inactivan parcialmente mediante tratamiento trmico. Algunos estudios han demos-trado que el tratamiento de la harina de soja cru-da con cistena, N-acetil-cistena o glutatin reduce varios restos de cistina de la protena nativa, lo cual mejora la calidad nutritiva de la protena. La forma-cin de puentes entrecruzados disulfuro entre las molculas estructurales de la soja y de los inhibi-dores de proteasas conduce a una disminucin de la actividad inhibitoria y a un aumento de la digesti-bilidad y del valor nutritivo. Por otra parte, los gru-

pos -SH y la presencia de sulfito sdico facilitan la inactivacin de lectinas en las leguminosas.

Como se ha indicado, el tratamiento trmico de las protenas, aisladas o en presencia de azcares, disminuye su antigenicidad. El tratamiento UHT de las protenas del suero de la leche y de hidroliza-dos enzimticos parciales de estas protenas tiene un efecto reductor de su antigenicidad. Asimismo, el calentamiento del inhibidor de Kunitz de la trip-sina procedente de soja a 120 C durante 10 minu-tos en presencia de los azcares glucosa, lactosa y maltosa disminuye su antigenicidad hasta en un 60 a un 80%; sin embargo, el almidn es menos efec-tivo. Tiempos de esterilizacin ms largos no dis-minuyen la antigenicidad de esta protena y hacen que aparezcan compuestos de pardeamiento, con una disminucin paralela de la lisina biodisponible. Los resultados de estos estudios sugieren que los primeros estadios de la reaccin de Maillard ha-cen disminuir sensiblemente la antigenicidad de las protenas alimentarias.

4.1.2. Isomerizacin de los aminocidos

Los aminocidos se isomerizan desde la forma L a la D por efecto del calor en condiciones alcalinas, con la consiguiente prdida de valor biolgico de las protenas. La cintica de la racemizacin depende de la naturaleza de la protena, de la temperatura, del pH y del residuo aminoacilo implicado. A valores de pH elevados pueden afectarse prcticamente todos los aminocidos, aunque los tratamientos tecnolgi-cos aplicados usualmente a los alimentos slo pro-ducen isomerizacin notable en el cido asprtico. Es necesario sealar que la racemizacin de amino-cidos de una protena por efecto del calor en medio bsico reduce su digestibilidad, ya que las proteasas digestivas son estereoespecficas y la alteracin de los lugares de protelisis con D-aminocidos limita su accin hidroltica.

La lisinoalanina (LAL) es un dipptido que se for-ma en los hidrolizados proteicos de los alimentos sometidos a la accin de los lcalis. La sntesis cata-lizada por las bases procede por adicin del grupo -amino de la lisina al doble enlace del resto de de-hidroalanina, derivado de la cistena o de la serina. Desde un punto de vista nutricional, la formacin de LAL supone un descenso de los aminocidos lisina

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y cistena, as como una disminucin en la digestibi-lidad de la protena modificada. Los efectos txicos de la LAL han sido estudiados en animales de expe-rimentacin, observndose alteraciones en la snte-sis de DNA y en el proceso mittico.

En general, no se ha encontrado formacin de LAL en leches desnatadas sometidas a tratamien-tos trmicos UHT directos. Sin embargo, en leche UHT por procedimiento indirecto o en leches es-terilizadas se han encontrado niveles de LAL que oscilan de 50 a 710 ppm. Se ha sealado una ma-yor formacin de LAL al aumentar el pH y la tem-peratura.

4.1.3. Interacciones protena-protena

En este apartado se incluyen todas las reaccio-nes que pueden sufrir los residuos de aminocidos en ausencia de molculas no proteicas, y que ocu-rren especialmente en los alimentos de elevado contenido proteico cuando se someten a elevadas temperaturas. Estas alteraciones son la causa de la mayor parte de las prdidas de valor nutritivo de carnes y pescados procesados mediante la accin del fuego directo a la plancha o la parrilla.

La estabilidad de las cadenas laterales de los ami-nocidos es variable dependiendo de su estructura. Los aminocidos alifticos neutros (alanina, valina, leucina, isoleucina) presentan una reactividad mni-ma y prcticamente no sufren modificaciones en el curso de los tratamientos trmicos. Los aminoci-dos asprtico y glutmico pueden sufrir una desa-midacin en el curso de tratamientos trmicos in-tensos y los productos formados son capaces de reaccionar con el grupo -NH2 de un resto de lisi-na, de manera que, dependiendo de la posicin de los residuos implicados, se establecen puentes pep-tdicos inter o intracatenarios. Los pptidos forma-dos son -(-glutamil)-lisina y -(-aspartil)-lisina.

Por otra parte, los tratamientos trmicos enr-gicos pueden conducir a la -eliminacin de fosfa-to procedente de residuos de fosfoserina o de gru-pos sulfhidrilo de la cistena. Ambas reacciones se aceleran en medio alcalino y dan lugar a la forma-cin de una molcula altamente reactiva, la dehi-droalanina. Este compuesto se condensa fcilmen-te con el grupo -NH2 de un resto de lisina de la misma molcula proteica o de otra adyacente dan-do lugar a una disminucin de la biodisponibilidad

del aminocido esencial. El nuevo residuo forma-do es la lisinoalanina, cuyas caractersticas txicas se han comentado con anterioridad. La formacin de LAL es directamente proporcional al contenido en lisina, cistina y serina de las molculas proteicas y a las condiciones del medio, temperatura y tiem-po de calentamiento.

Por otra parte, en medio cido el triptfano se destruye rpidamente, la cistena se convierte par-cialmente en cistina y la serina y la treonina se des-truyen parcialmente. Asimismo, la treonina y la fe-nilalanina se destruyen parcialmente por accin de la luz ultravioleta. Las transformaciones qumi-cas que sufre el triptfano ocurren en funcin de la temperatura, la duracin del tratamiento trmi-co y la presencia de agua y de oxgeno, y estn me-diadas por un mecanismo de formacin de radica-les libres.

A temperaturas extremas, como las que se alcan-zan durante los procesos de asado de carnes y de pescados, se produce degradacin de la cadena car-bonada de los aminocidos en una serie de reaccio-nes conocidas como pirlisis.

La formacin de puentes inter e intracatenarios tiene efectos negativos sobre la digestibilidad de las protenas, as como sobre sus coeficientes de efi-cacia proteica y valor biolgico. La disponibilidad nutritiva de la mayor parte de los aminocidos se reduce, ya que dichos enlaces suponen un impedi-mento estrico para el acceso de las proteasas a los centros activos de hidrlisis.

4.1.4. Interacciones protena-hidratos de carbono (reaccin de Maillardy degradacin de Strecker)

Las reacciones de Maillard que tienen lugar entre grupos amino de los aminocidos y azca-res reductores, y otras reacciones de pardeamien-to no enzimtico que tienen lugar con azcares no reductores, causan el deterioro de los alimentos durante el procesado y posterior almacenamien-to. Las prdidas de calidad nutritiva se deben a uno o varios de los siguientes factores: destruccin de aminocidos esenciales, descenso en la digestibili-dad de los nutrientes y produccin de compuestos antinutricionales y txicos.

La formacin de acrilamida es el resultado de una reaccin de Maillard en patatas fritas, galletas

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o pan. Segn se ha podido establecer, durante el tueste o la fritura uno de los aminocidos que se encuentra en mayor proporcin en los alimentos citados, la asparagina, se descompone, en presen-cia de azcares naturales como la dextrosa, dan-do lugar a distintos subproductos. Uno de ellos es la acrilamida, presente en proporciones variables en distintas categoras de alimentos. La tempera-tura ptima de formacin parece situarse en tor-no a los 180 C, fcilmente alcanzables en muchos de los hornos y sistemas de fritura industriales. Ello no descarta, sin embargo, los calentamientos arte-sanos y domsticos. Segn ha podido comprobar-se, a partir de los 100 C se favorece la generacin de acrilamida, la cual se acelerara a partir de los 140 C. La coccin de patatas fritas u horneadas a nivel domstico alcanza con facilidad esa tempera-tura. En el caso de productos hervidos, la presen-cia de acrilamida es nula o insignificante. La razn es que los alimentos se cuecen a la temperatura de ebullicin del agua, y por tanto, nunca ms all de los 100 C.

La reaccin de Maillard o reaccin de pardea-miento no enzimtico se conoce a partir de los trabajos de Maillard, en 1912, con soluciones de glucosa y lisina; desde entonces se han realizado es-fuerzos considerables para dilucidar las reacciones qumicas implicadas. Sin embargo, el nmero de es-tudios paralelos para determinar las consecuencias nutricionales y toxicolgicas es muy limitado. Esto es comprensible porque, en principio, cada combi-nacin de un aminocido especfico o protena con un hidrato de carbono particular necesita investi-garse de forma independiente. Los estudios publi-cados en este sentido incluyen la determinacin de la influencia del dao de aminocidos esenciales, especialmente la lisina, en funcin de la variabilidad de algunos parmetros de proceso sobre la calidad nutricional de los alimentos, la utilizacin biolgi-ca de compuestos caractersticos del pardeamien-to no enzimtico como la -N-desoxi-fructosil-lisi-na y la formacin de productos mutagnicos.

Al contrario de las opiniones populares, la reac-cin de Maillard no requiere temperaturas eleva-das. As, los azcares y los aminocidos reaccionan incluso a temperaturas de refrigeracin, mostran-do signos de pardeamiento durante el almacena-miento. La reaccin aumenta notablemente con la temperatura, y la formacin de compuestos volti-les ocurre a temperaturas de coccin o ms eleva-

das. Aunque la reaccin de Maillard tiene lugar en medio acuoso, ocurre ms fcilmente en sistemas de actividad de agua baja o intermedia; no es difcil detectar la aparicin de olores y sabores anma-los en los productos deshidratados por la accin del calor, como la leche en polvo, provocados por la reaccin de Maillard.

Las principales etapas de la reaccin de Maillard fueron descritas por Hodge en 1953. La Figura 5 esquematiza dichas etapas y las reacciones ms im-portantes responsables del pardeamiento no en-zimtico. La primera reaccin ocurre por adicin de un grupo carbonilo de una cadena abierta de un azcar reductor al grupo amino primario de un aminocido, pptido o compuesto nitrogenado. La eliminacin de agua genera una base de Schiff que se cicla para dar la correspondiente glicosilami-na N-sustituida, la cual es convertida a 1-amino-1-desoxi-2-cetosa (producto de Amadori) por el denominado reordenamiento de Amadori; a par-tir de esta fase el aminocido implicado ya no est disponible. Si el azcar que reacciona es una aldo-sa, el producto formado es una aldosamina y si es una cetosa el producto formado es una cetosilami-na; esta ltima sufre el denominado reordenamien-to de Heyns para formar 2-amino-2-desoxialdosa (producto de Heyns). Estos productos no contri-buyen al sabor de los alimentos, pero son precur-sores importantes de aromas y sabores, ya que son trmicamente inestables y sufren deshidrataciones y desaminaciones para dar numerosos productos de degradacin.

La fragmentacin de las cadenas de los hidra-tos de carbono de los productos de Amadori y de Heyns o de las 1 y 3-desoxicetosas ocurre por una serie de reacciones de retroaldolizacin. En las ltimas etapas de la reaccin de Maillard, los derivados del furfural, furanonas y compuestos -dicarbonilo reaccionan con otros componentes de los alimentos.

La degradacin de Strecker implica la de-saminacin oxidativa y la descarboxilacin de un -aminocido en presencia de un compuesto di-carbonilo. Los productos formados en esta reac-cin son un aldehdo que contiene un carbono menos que el aminocido original y una -ami-nocetona. En el caso de la cistena, adems de los dos productos normales, tambin se forman sul-furo de hidrgeno, amoniaco y acetaldehdo y se regenera el compuesto dicarbonilo. Las aminoce-

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tonas tienen un acusado carcter reductor, por lo que presentan una fuerte accin antioxidante. La degradacin de Strecker de la metionina es tam-bin una fuente de compuestos azufrados reduc-tores como el 2-metiltiopropanal (metional) y el metanotiol (Figura 6).

La interaccin de los productos de la reaccin de Maillard y de la degradacin de Strecker con-duce a la formacin de numerosos compuestos aromticos tales como pirazinas, oxazoles, tiofe-nos, etc. Como se ver posteriormente, no slo las protenas, los aminocidos o los azcares pue-den reaccionar con los productos de la reaccin de Maillard y de la degradacin de Strecker, sino que tambin los lpidos y sus productos de degra-dacin pueden interaccionar con ellos originndo-se una plyade de compuestos, muchos de ellos to-dava no identificados en los sistemas alimentarios complejos.

La fase final de la reaccin de Maillard correspon-de a la formacin de polmeros insolubles, de color marrn y de peso molecular variable, que se conocen como melanoidinas. Es una fase muy compleja que dista mucho de ser conocida a nivel molecular, ya que las melanoidinas varan ampliamente en sus caracte-

rsticas estructurales y peso molecular, y no poseen rasgos distintivos en la regin visible del espectro. El trmino melanoidinas alude a la semejanza de estos productos pardos con las melaninas, pigmentos ani-males formados in vivo a partir de tirosina.

Figura 5. Esquema de la reaccin de Maillard.

Figura 6. Esquema de las reacciones de la degradacin de Strecker.

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Existen varios factores qumicos y fsicos que inciden en la velocidad y extensin de la reac-cin de Maillard. Entre ellos destacan la natura-leza de los sustratos, el pH, la actividad de agua y la temperatura.

Los substratos que intervienen en la reac-cin de Maillard son el grupo carbonilo, proce-dente principalmente de azcares reductores, y grupos amino libres de aminocidos y protenas de los alimentos. En menor proporcin existen grupos carbonilo procedentes de la oxidacin de grasas y de procesos fermentativos, y restos amino de otros compuestos no aminoacdicos. Los compuestos carbonilo de bajo peso mole-cular son ms reactivos debido al menor im-pedimento estrico, y la reactividad de los az-cares es proporcional al porcentaje de forma abierta. As, las aldopentosas son ms reactivas que las aldohexosas, las aldosas ms que las ce-tosas y los monosacridos ms reactivos que los di y oligosacridos.

La lisina es ms reactiva que otros aminoci-dos debido a la presencia del grupo -NH2, y por ello la intensidad del pardeamiento de los alimen-tos es proporcional al contenido de lisina, siendo las protenas lcteas ms proclives que otras protenas, como las de soja, a generar compuestos pardos.

El pH inicial de la reaccin y la capacidad tam-pn del sistema influyen en el tipo e intensidad de las reacciones de Maillard. El alcance de la reaccin se incrementa de forma lineal entre pH 3 y pH 8 y desciende por encima de pH 10. En alimentos cu-yo pH est comprendido entre 6 y 8 (leche, hue-vos, cereales, carne y pescado), las condiciones son favorables a la reaccin de Maillard.

El agua presente en un alimento ejerce una in-fluencia considerable en la reaccin de Maillard, y la velocidad aumenta de forma exponencial al dis-minuir la actividad de agua hasta un mximo de 0,6 a 0,7. El estado fsico del alimento tambin afecta a la velocidad de reaccin; as, la transicin del estado amorfo al cristalino da lugar a la expulsin de agua ligada (desorcin), que queda disponible para la inte-raccin con otros componentes. sta es la causa de la aparicin de pardeamiento en productos deshi-dratados almacenados en condiciones de humedad exterior y temperaturas elevadas (Figura 7).

Otros factores, como la presencia o ausencia de iones metlicos, afectan a la reaccin de Maillard, y as las sales de hierro y cobre aceleran la reaccin.

Como se ha indicado, durante el tratamien-to trmico los grupos -NH2 de la lisina conte-nida en las protenas pueden reaccionar con los grupos carbonilo de los azcares reductores del mismo sistema alimenticio. En funcin de la inten-sidad del tratamiento, la reaccin afecta en mayor o menor grado las propiedades sensoriales (aroma, sabor y apariencia) del producto y se reduce su va-lor nutricional en relacin directa con la disminu-cin del contenido de lisina biodisponible. La leche es un alimento especialmente sensible a la reaccin de Maillard por su elevado contenido en lactosa y protenas ricas en lisina. Sin embargo, la pasteuriza-cin estndar no causa destruccin de la lisina (< 2%), y el tratamiento UHT destruye menos del 6% (Tabla 2). Por el contrario, la esterilizacin con-vencional en recipientes de hojalata o de vidrio, so-bre todo en leches evaporadas, llevada a cabo en esterilizadores continuos, destruye del 2 al 13% de la lisina disponible. Por otra parte, durante el alma-cenamiento de la leche en polvo la evolucin del bloqueo de lisina depende estrechamente de la ac-tividad de agua y de la temperatura.

Otros productos con contenido mucho menor de grupos carbonilo que la leche pueden en de-terminadas circunstancias sufrir pardeamiento du-rante el procesado. Es el caso del pescado, donde la aparicin de aminas voltiles y de aminocidos libres, as como de pentosas, durante el proceso

Figura 7. Curvas de desorcin-adsorcin y la influencia de la actividad del agua en la reaccin de Maillard.

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degradativo post mortem de protenas y de cidos nucleicos contribuye a aumentar el pH y la concen-tracin de substratos reactivos. Al contrario que el pescado, la carne es muy resistente a las reac-ciones de pardeamiento debido a que el glucgeno es transformado en cido lctico, lo que supone una desaparicin de azcares reductores y una disminu-cin del pH. No obstante, hay determinados trata-mientos que pueden inducir reaccin de Maillard en las protenas crnicas. Por ejemplo, el simple hecho de recubrir la carne con harina de trigo durante el asado da lugar a una prdida apreciable de lisina.

La reduccin de la calidad nutritiva de la prote-na que ha experimentado la reaccin de Maillard avanzada se acenta por el hecho de que las pre-melanoidinas tienen efectos antinutricionales. Se ha observado que inhiben la protelisis, la activi-dad de las disacaridasas intestinales y la absorcin de aminocidos. Aunque la digestibilidad del nitr-geno premelanoidnico es muy elevada, alrededor del 70%, no parece participar en procesos meta-blicos. Finalmente, es necesario sealar que los polmeros melanoidnicos son casi completamente indigestibles y aparecen en las heces en proporcio-nes muy elevadas.

Los estudios recientes indican que la prdida de valor nutritivo que se produce en los alimentos pro-teicos por efecto del calor se debe ms a la dismi-nucin de su digestibilidad que a la simple destruc-cin de aminocidos. De igual modo que existen compuestos y condiciones de proceso activadores de la reaccin de Maillard, tambin existen condi-ciones que limitan dicha reaccin. En los productos lcteos los grupos sulfhidrilo de las protenas del

suero inhiben las reacciones de pardeamiento pro-vocadas por el calor, y los tratamientos a elevadas presiones tambin ejercen un efecto inhibidor.

El gluten de trigo es un sistema proteico utiliza-do en numerosos productos panarios y considera-do de valor nutritivo relativamente pobre por ser deficiente en dos aminocidos esenciales: la lisina y la treonina. Durante el horneado, la mezcla de pro-tenas, hidratos de carbono y agua sufre dos trans-formaciones diferentes. La desecacin de la superfi-cie por exposicin a temperaturas de hasta 215 C produce la corteza, y el interior o miga permane-ce a una temperatura cercana a 100 C. El proceso de calentamiento reduce an ms el valor nutritivo del gluten por la interaccin de la lisina con otros residuos de aminocidos y otros constituyentes de la masa, especialmente en la corteza. Los procesos implicados son, adems de la formacin de com-puestos de Maillard, la de aminocidos entrecruza-dos como lantionina, lisinoalanina y glutamil-lisina, la interaccin con taninos y compuestos quinni-cos y el bloqueo de las enzimas digestivas por los aminocidos entrecruzados y por puentes disulfu-ro. La incorporacin a la masa panaria de lisina o de algunos derivados de sta, como la glutamil-lisi-na, mejoran sensiblemente el coeficiente de efica-cia proteica del gluten.

El bajo contenido de L-metionina en muchas protenas de origen vegetal, especialmente legumi-nosas, limita su valor nutritivo. Este hecho se agra-va porque, durante el procesado y almacenamiento de los productos, la metionina se modifica qumi-camente por oxidacin dando lugar a metionina-sulfxido y metionina-sulfona, por racemizacin

Tabla 2. PRDIDA DE LISINA DISPONIBLE Y DE ALGUNAS VITAMINAS DE LA LECHEPOR LOS TRATAMIENTOS TRMICOS EMPLEADOS (%)

Pasteurizacin UHT Esterilizacin

Lisina disponible < 2 < 6 2-13

Vitamina C 5-25 < 30 30-100

Vitamina B1 < 10 < 20 20-50

Vitamina B6 < 10 < 20 15-50

Vitamina B12 < 10 < 20 20-100

cido flico < 10 < 20 30-50

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hasta D-metionina y por degradacin hasta com-puestos de sabor indeseable. Adems, la metioni-na ligada a protenas en algunas plantas es utilizada muy pobremente a causa de su escasa digestibili-dad. La incorporacin del aminocido L-metionina, de sus derivados N-formilado o acetilado en canti-dades moderadas, o de algunos pptidos que con-tienen metionina como la metionil-metionina, au-menta significativamente el valor nutricional de las protenas de las leguminosas.

El triptfano es el segundo aminocido esencial limitante en algunos cereales como el maz. La es-tabilidad del triptfano libre o ligado a las prote-nas durante el procesado de los alimentos depen-de de la temperatura y de la presencia de oxgeno y otros agentes de peroxidacin. En ausencia de agen-tes oxidantes el triptfano es un aminocido estable, incluso en condiciones fuertemente bsicas o cidas y a temperaturas de esterilizacin. Las prdidas de triptfano durante la coccin o la esterilizacin pa-recen menos importantes que los efectos sobre la lisina y la metionina. nicamente los tratamientos muy enrgicos en presencia de aire causan la degra-dacin de este aminocido. Sin embargo, a tempera-turas elevadas los compuestos carbonilo reaccionan con el triptfano para dar carbolina, que junto con los derivados nitrosos del triptfano son considera-dos agentes potencialmente carcinognicos.

La formacin de compuestos de Maillard no de-be contemplarse nicamente bajo el prisma de su influencia negativa en el valor nutritivo de los ali-mentos. Por el contrario, hay que resaltar que en muchos sistemas alimentarios los compuestos de Maillard dan lugar a una serie de aspectos favo-rables tales como la mejora de las propiedades organolpticas (tostado del caf, elaboracin del chocolate, horneado de productos de panade-ra, procesado de carne y de pescado, elaboracin de cerveza, frituras de patatas y de otros produc-tos con elevado contenido en hidratos de carbo-no, elaboracin de t, etc.) y a la formacin de pro-ductos con actividad antioxidante y antimicrobiana que mejoran las propiedades de conservacin. Los productos de la reaccin de Maillard entre ami-nocidos bsicos, especialmente arginina e histidi-na, con xilosa, ejercen un efecto antioxidante muy elevado en algunos productos horneados como las galletas. Por otra parte, la actividad antioxidante de varios compuestos heterocclicos voltiles (alquil-tiofenos y furfuril-mercaptanos) parece ser la res-

ponsable del aumento de la estabilidad oxidativa de muchos alimentos cocinados.

4.1.5. Interacciones protena-lpidos

Los productos de la oxidacin final de los lpi-dos representan una plyade de compuestos de naturaleza diversa, especialmente aldehdos, ceto-nas, molculas bi y trifuncionales, hidrocarburos alifticos lineales y cclicos y compuestos hetero-cclicos alifticos de cadena muy larga. Todos estos compuestos pueden interaccionar con las prote-nas dando lugar a numerosas reacciones que influ-yen en la calidad, las caractersticas organolpticas y el valor nutritivo de los alimentos.

Los hidroperxidos lipdicos reaccionan con al-gunos aminocidos como el triptfano, la metioni-na y la cistena, oxidndolos, y los compuestos car-bonlicos reaccionan con la lisina por mecanismos similares a los descritos para los azcares. Asimis-mo, la induccin de radicales libres proteicos por contacto con los radicales libres formados duran-te la oxidacin de los lpidos puede dar lugar a la formacin de puentes covalentes inter e intramo-leculares. Los enlaces cruzados podran producir-se tambin por reacciones cruzadas con productos secundarios de la peroxidacin lipdica.

El pescado es uno de los alimentos ms suscep-tibles de sufrir este tipo de reacciones de interac-cin entre lpidos y protenas, debido al elevado contenido de cidos grasos poliinsaturados. Estas reacciones pueden ocurrir incluso en el estado congelado, aunque son ms frecuentes en los pro-cesos de coccin, asado, fritura y desecacin.

La calidad nutritiva de la protena puede afectar-se drsticamente por la interaccin con los pro-ductos de la oxidacin de los lpidos. La digestibili-dad de las protenas se reduce por la formacin de puentes covalentes, as como por la modificacin de los aminocidos en los lugares especficos de hidrlisis. Por otra parte, se producen prdidas de aminocidos esenciales o reducciones en su biodis-ponibilidad. La cistena y la metionina son oxidadas rpidamente en los primeros momentos de la pe-roxidacin lipdica, y la biodisponibilidad de la lisina, de la histidina y del triptfano disminuyen.

Muchos de los compuestos voltiles de los alimen-tos procesados, responsables del aroma y del sabor, provienen de las interacciones de los compuestos de

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Maillard y de los lpidos. Los compuestos de Maillard reaccionan no slo con lpidos en proceso de oxida-cin, sino con triglicridos y con fosfolpidos no alte-rados, generando una gama de compuestos alifticos heterocclicos responsables en gran medida del sa-bor y aroma de los alimentos cocinados tales como la carne, las patatas al horno y fritas, y de muchas be-bidas e infusiones (caf, t y cacao).

4.1.6. Interacciones protena-vitaminas y elementos minerales

La influencia de la reaccin de Maillard sobre las vitaminas de los alimentos no es del todo conoci-da; sin embargo, hay evidencias de que las premela-noidinas pueden reaccionar con las vitaminas B1 y B6, y con el cido pantotnico, produciendo su de-gradacin parcial a partir de 60 C. En cuanto a la vitamina C, la degradacin del cido ascrbico, co-mo se ha comentado con anterioridad, est estre-chamente relacionada con la reaccin de Maillard; se conoce que el cido dehidroascrbico reaccio-na con los grupos amino libres para formar pig-mentos rojos y pardos.

Hasta 1975 no se tuvo constancia de la influen-cia de la reaccin de Maillard sobre la biodisponibi-lidad de elementos minerales. Cuando se adminis-tran soluciones autoclavadas de aminocidos y de glucosa por va intravenosa, aumenta notablemen-te la excrecin renal de zinc y cobre, mientras que el efecto sobre el magnesio es nulo. Cuando la ad-ministracin de los productos de Maillard se lleva a cabo por va oral, slo se produce una disminu-cin de la capacidad de retencin de zinc a largo plazo. Adems, se ha observado que los productos de Maillard inhiben la absorcin de calcio.

4.2. Hidratos de carbono

Los tratamientos tecnolgicos aplicados a los alimentos tienen un efecto variable sobre los hi-dratos de carbono. Las reacciones ms estudiadas se refieren a la degradacin de los azcares y a sus reordenamientos posteriores e interacciones con otros compuestos como protenas y lpidos. Entre los mecanismos de destruccin ms estudiados se encuentra la reaccin de Maillard, que ha sido co-mentada en el apartado anterior.

Por otra parte, los azcares pueden sufrir reac-ciones de caramelizacin a temperaturas elevadas y de hidrlisis cida o reordenacin en medio bsico. Adems, los polisacridos, por accin del agua y del calor, sufren un proceso de gelatinizacin y de retro-degradacin que tiene una gran importancia nutri-cional, ya que facilita la digestin de los hidratos de carbono complejos. En los tratamiento trmicos de la leche mediante UHT, esterilizacin o secado, una parte de la lactosa puede transformarse en lactulosa (ismero de la lactosa en el que la glucosa se trans-forma en fructosa), que no afecta al valor nutritivo pero que no se hidroliza por la lactasa intestinal y puede llegar intacta al colon, donde es utilizada por los microorganismos presentes. En general, salvo en individuos con un alto consumo de leche esteriliza-da, no provoca trastornos intestinales. La presencia de lactulosa se utiliza como un ndice para estimar el grado de tratamiento trmico.

4.3. Lpidos

La oxidacin de los lpidos, especialmente de los insaturados, ha sido y contina siendo un rea cient-fica de gran inters ya que se relaciona directamente tanto con el deterioro como con la aparicin de ca-ractersticas no deseables (aroma y sabor) de los ali-mentos. El deterioro de los lpidos causa alteraciones importantes del valor nutritivo de los alimentos a la vez que puede condicionar la aparicin de compues-tos txicos y de sustancias que interaccionan con otros nutrientes modificando su valor alimenticio. El problema se complica an ms si se tiene en cuenta que las reacciones de oxidacin pueden iniciarse, in-hibirse o modificarse por muchos factores como la temperatura, la luz, el pH y la presencia de enzimas, metales y antioxidantes (Figura 8).

Los procesos tecnolgicos de los alimentos oca-sionan la degradacin o la alteracin lipdica por oxidacin trmica y radioltica, por hidrogenacin y por procesos de interesterificacin. Asimismo, se pueden ocasionar cambios polimrficos que pue-den afectar su utilizacin por los seres humanos.

4.3.1. Oxidacin

Los lpidos de los alimentos pueden degradarse por diferentes mecanismos. Los triglicridos y los

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fosfolpidos pueden sufrir procesos de hidrlisis catalizados por lipasas y fosfolipasas de los propios alimentos o de los microorganismos que los conta-minan, dando lugar a la formacin de cidos grasos libres causantes de la denominada rancidez hidro-ltica. La oxidacin de los lpidos de los alimentos consiste en la reaccin del oxgeno con los cidos grasos insaturados a travs de dos procesos deno-minados autooxidacin y oxidacin fotosensible.

Autooxidacin de los lpidos. Los ci-dos grasos libres o que forman parte de trigli-cridos y fosfolpidos pueden sufrir procesos de autooxidacin dando lugar a la formacin de com-puestos oxidados (hidrxidos e hidroperxidos), que posteriormente se degradan dando lugar a al-canales, alquenales, alcadienales, aldehdos de otros tipos, cetonas, alcoholes, steres, cidos, compues-tos alifticos heterocclicos, etc., responsables del sabor oxidado de muchos alimentos que contienen grasas insaturadas.

Los principales cidos grasos insaturados de los alimentos son los cidos oleico, linoleico, linolni-co, araquidnico y, en menor grado, eicosapentae-noico y docosahexaenoico, aunque estos dos l-timos son componentes importantes cualitativa y cuantitativamente de la grasa del pescado. La oxi-dacin de estos cidos grasos implica la formacin de radicales libres; el lugar primario del ataque oxi-dativo es el grupo metilnico adyacente al doble enlace y la reaccin supone la eliminacin de un

tomo de hidrgeno del gru-po metilnico. El radical libre (R.) resultante sufre una reor-denacin antes de reaccionar con el oxgeno, dando lugar a la formacin de diferentes ra-dicales alcoxilo (RO.) y pe-rxido (ROO.) que posterior-mente conducen a la aparicin de hidroperxidos (ROOH). La Figura 8 resume las reac-ciones que tienen lugar en la autooxidacin de los lpidos.

La degradacin de los hidro-perxidos de los cidos grasos implica inicialmente una reac-cin de homlisis para dar un radical alcoxilo (RO.) y un radi-cal hidroxilo (HO.), seguida de una escisin en la posicin de

la cadena del cido graso adyacente al radical alcoxi-lo; los otros fragmentos de la degradacin del hidro-perxido contienen el grupo carboxlico. La estruc-tura de los compuestos voltiles formados depende de la composicin de la cadena alqulica y de la po-sicin donde ocurre la escisin. Si la escisin ocurre en posicin y el grupo alquilo es saturado aparece un aldehdo, mientras que la escisin genera un ra-dical alquilo. Este fragmento puede generar un alca-no o reaccionar con oxgeno para formar un hidro-perxido primario, el cual forma posteriormente un radical alcoxilo que conduce a la formacin de pro-ductos estables tales como aldehdos y alcoholes. Un doble enlace en la cadena alqulica adyacente al radical alcoxilo da lugar a compuestos similares con un doble enlace en posicin 2. El rango de produc-tos es ms complejo an si el doble enlace est se-parado del radical alcoxilo por un grupo metilnico, ya que el proceso de oxidacin puede continuar en la cadena insaturada. Los hidroperxidos que con-tienen un sistema dinico dan una mezcla de sus-tancias voltiles an ms compleja cuando se oxidan, apareciendo alcadienales y alquilfuranos.

Los cidos grasos saturados son relativamen-te estables a la oxidacin a temperaturas relativa-mente bajas. Sin embargo, cuando la temperatura aumenta hasta valores utilizados en los procesos de fritura, la oxidacin de la cadena carbonada co-mienza al azar. A 150 C la oxidacin de los s-teres metlicos de los cidos grasos saturados se

Figura 8. Esquema de las reacciones de autooxidacin de los lpidos. R .: radical libre; RO .: radical peroxilo; ROO .: radical perxido.

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inicia preferentemente en el centro de la mo-lcula o en posicin respecto al grupo s-ter. Los principales compuestos oxidados que se obtienen son aldehdos y metilcetonas, se-guidos de hidrocarburos, cidos, -lactonas y alcoholes.

Adems de los compuestos monocarbo-nlicos formados por la oxidacin de los l-pidos, el malondialdehdo (1,3-propanodial) es el compuesto ms importante formado a partir de los cidos linoleico y linolnico y de sus derivados poliinsaturados; este com-puesto puede reaccionar con otros com-ponentes alimentarios, especialmente pro-tenas, como se ha indicado en este mismo Captulo anteriormente.

Oxidacin fotosensible. En presen-cia de un fotosensibilizador adecuado, como la clorofila o flavinas, una molcula de oxge-no reacciona con un cido graso insaturado y se forma un perxido en un carbono que con-tenga un doble enlace con posterior desplaza-miento de ste. La reaccin no implica la for-macin de radicales libres, es independiente de la concentracin de oxgeno y no presenta fase de retraso. Asimismo, los dobles enlaces afectados pasan a tener configuracin trans y la reaccin es inhibida por secuestradores del oxgeno singlete como el -caroteno y los to-coferoles, pero no se afecta por la presencia de otros antioxidantes.

4.3.2. Interaccin lpidos-iones metlicos en la oxidacin lipdica

La oxidacin de los lpidos puede estar catalizada por iones metlicos en presencia de agentes reduc-tores tales como ascorbato, NADH y FADH2 pre-sentes en los alimentos. En estos casos, el Fe3+ indu-ce la autooxidacin del agente reductor y se produce el anin superxido (O2

. -). En el caso de los tioles, el radical tilico cataliza la reduccin del oxgeno has-ta O2

. - que, por dismutacin, forma H2O2. En los ali-mentos los iones metlicos estn ligados a sustan-cias como el ADP, DNA y metaloprotenas. Los iones metlicos estn implicados, ms que en la iniciacin, en la propagacin de la autooxidacin catalizando la descomposicin homoltica de los hidroperxidos li-pdicos para dar radicales alcoxilo y peroxilo que, de

nuevo, inician la oxidacin de nuevas molculas de cidos grasos. En la carne tanto el hierro hemo co-mo el no hemo son potentes agentes oxidantes, y en la leche tanto el cobre como el hierro son cataliza-dores de la oxidacin lipdica.

4.3.3. Degradacin trmica

En condiciones anaerbicas se necesita una tem-peratura elevada (> 200 C) para descomponer los triglicridos saturados. Los productos resultantes de la degradacin son una serie de alcanos, alquenos, ce-tonas simtricas (C2n-1), steres oxoproplicos (Cn), propeno y steres del propanodiol, diglicridos, acro-lena y dixido de carbono (Figuras 9 y 10). El tra-tamiento de los lpidos insaturados en ausencia de

Figura 9. Degradacin trmica de cidos grasos saturados.

Figura 10. Degradacin trmica de cidos grasos monoinsaturados.

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oxgeno produce principalmente dmeros y com-puestos cclicos (Figura 11). Uno de los principales mecanismos es la ruptura homoltica del enlace C-C o cercano al doble enlace, con la formacin subsi-guiente de radicales alqulicos. La combinacin de es-tos radicales da lugar a la formacin de nuevos cidos grasos ms cortos o ms largos que los precedentes,

cidos dicarboxlicos e hidrocarburos. Los frag-mentos radicalarios pue-den sustraer un hidr-geno de un nuevo cido graso insaturado, gene-rando radicales alilo que a su vez sufren alteracio-nes en la distribucin de los dobles enlaces o adi-cin intramolecular a un enlace C-C formando radicales dimricos. Es-tos ltimos pueden ge-nerar nuevos cidos in-saturados o formar un dmero saturado mono-cclico. La degradacin trmica de cidos grasos poliinsaturados produce una mezcla compleja de dmeros acclicos, biccli-cos y tricclicos con dife-rentes grados de insatu-racin (Figura 11).

La degradacin trmica oxida-tiva de los lpidos supone la oxi-dacin de cidos grasos saturados en posicin , o , para formar los radicales alcoxilo respectivos, y la oxidacin de los cidos gra-sos insaturados. En el primer caso, la ruptura termoltica de los car-bonos del radical produce varios compuestos carbonlicos, cetonas e hidrocarburos, y en el segundo la formacin de dmeros, trmeros y tetrmeros con grupos polares. Los hidroperxidos formados a partir de todos estos compues-tos pueden descomponerse en radicales oxi y peroxilo, los cua-les pueden sustraer un nuevo hi-

drgeno de otra molcula de cido graso forman-do nuevos radicales o generar radicales dimricos con puentes ter o perxido. Los nuevos radicales formados pueden tomar otra molcula de oxge-no para formar un radical peroxilo, para posterior-mente llevar a cabo una nueva adicin con forma-cin de polmeros largos (Figura 12).

Figura 11. Degradacin trmica de cidos grasos poliinsaturados.

Figura 12. Formacin de polmeros en la degradacin trmica de los lpidos.

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4.3.4. Radilisis

El mecanismo general de alteracin de los lpi-dos por las radiaciones de alta energa implica la io-nizacin primaria de los cidos grasos con forma-cin de productos radiolticos por fragmentacin del in molecular positivo localizado en el grupo carboxilo o en un doble enlace.

La fragmentacin genera cadenas alqulicas o de-rivados oxiacilo.

Los nuevos cationes formados reaccionan con estos ltimos compuestos, dando lugar a la forma-cin de polmeros.

4.3.5. Hidrogenacin

La hidrogenacin de grasas insaturadas consis-te en una serie de procesos que tienen por obje-to modificar la composicin de los cidos grasos con el fin de producir aceites o grasas con caracte-rsticas funcionales especficas. Los principales ob-jetivos de la hidrogenacin son reducir el grado de insaturacin y, por tanto, limitar la velocidad de oxidacin, y modificar las caractersticas fsicas, es-pecialmente el punto de fusin, y las caractersticas de cristalizacin, de manera que el producto sea adecuado para determinadas aplicaciones, como el uso en pastelera.

En trminos prcticos, las grasas con un conte-nido elevado de cidos grasos poliinsaturados se hidrogenan, dando lugar a mezclas de triglicridos de cidos grasos monoinsaturados o diinsaturados (18:1 y 18:2) con un determinado grado de isome-rizacin cis-trans.

En la industria, las reacciones de hidrogenacin se realizan a temperaturas entre 140 y 225 C a 50-60 psi (3,5-4,2 kg/cm2) de presin utilizando nquel como catalizador.

Los cambios en la configuracin isomrica de los cidos grasos individuales alteran la estructu-ra espacial de los triglicridos. As, el trans-olea-to tiene propiedades fsicas similares al estearato y el cis-trans-linoleato se parece estructuralmen-te al cis-oleato.

Las margarinas suelen tener un contenido ele-vado de cidos grasos trans, aunque los procesos se han perfeccionado para que los aceites man-tengan unos niveles mnimos de cis-oleato y cis-cis-linoleato.

4.3.6. Interesterificacin y formacin de triglicridos estructurados

La interesterificacin cambia el patrn de distri-bucin de los cidos grasos dentro del triglicri-do, dando lugar a grasas con caractersticas desea-bles en cuanto a punto de fusin y de cristalizacin. La migracin de cidos grasos dentro de una mis-ma molcula de triglicrido es lo que se denomi-na intraesterificacin. En la prctica se utilizan me-tales alcalinos o alcxidos como catalizadores, en el rango de 0,2 a 0,4% y a temperaturas cercanas a 100 C.

Actualmente, se pueden elaborar triglicridos con una distribucin predeterminada de cidos grasos para modificar sus propiedades funciona-les. La utilizacin de lipasas en medio acuoso, em-pleando emulsiones agua-lpido, genera monoglic-ridos a partir de una determinada grasa o aceite. Posteriormente, se aslan los monoglicridos y se hacen reaccionar con cidos grasos libres proce-dentes de la hidrlisis de otros aceites en un me-dio pobre en agua para que las lipasas acten co-mo catalizadores de la reaccin de esterificacin. As, se elaboran triglicridos con palmitato en la posicin sn-2 para facilitar su absorcin, o triglic-ridos con oleato en posicin 1, araquidnico o ei-cosapentaenoico en posicin sn-2 y docosahexae-noico en posicin 3 para el uso en frmulas para nutricin enteral.

4.3.7. Efectos de los tratamientos tecnolgicos sobre el valor nutritivo de los lpidos

Cualquiera de las transformaciones que sufren los lpidos por efecto de los tratamientos tecnol-gicos tiene una gran influencia sobre su valor nu-tritivo. Los fenmenos de autooxidacin de los alimentos, que ocurren incluso a bajas tempera-turas en alimentos grasos como los aceites y gra-sas vegetales, las margarinas o el pescado, y en me-nor grado la mantequilla, dan lugar a la aparicin de sabores anmalos y a la destruccin de cidos grasos esenciales. La generacin de diversos com-puestos oxidados y de radicales libres conduce a la alteracin del valor biolgico de otros nutrien-tes como las protenas, aspecto que se ha comen-tado con anterioridad en el momento de indicar

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las interacciones de las protenas con los lpidos, y a la destruccin de algunas vitaminas que tienen carcter antioxidante como los tocoferoles y el -caroteno. La autooxidacin aumenta con el tiem-po y la temperatura de almacenamiento, por lo que no es raro encontrar productos como la le-che en polvo entera o huevos deshidratados con signos de oxidacin y prdidas notables de cidos grasos poliinsaturados.

La degradacin trmica de los cidos grasos conduce inevitablemente a la formacin de nume-rosos compuestos polares acclicos y cclicos y de polmeros, muchos de ellos de carcter txico. En trminos prcticos, la degradacin slo ocurre en procesos de fritura o asado y es directamente pro-porcional al grado de insaturacin de los aceites o grasas empleados e inversamente proporcional a su contenido en antioxidantes.

Las grasas saturadas son muy estables, pero los productos de fritura se impregnan en su cubierta de estas grasas con los consiguientes riesgos nu-tricionales que el consumo de grasa saturada con-lleva. Los aceites con elevado contenido en cidos grasos monoinsaturados son muy estables, espe-cialmente si su contenido en antioxidantes natu-rales o aadidos tras el proceso de refinacin es elevado. El aceite de oliva virgen, debido a su ele-vado contenido en tocoferoles (hasta 300 ppm) y de compuestos fenlicos con actividad antioxidan-te (hasta 800 ppm), es el producto con mayor es-tabilidad frente a la oxidacin conocido dentro de los aceites con alta concentracin de cidos gra-sos monoinsaturados. Por el contrario, los aceites con elevado contenido en cidos grasos polienoi-cos, como el aceite de soja o el de pescado, sufren grandes transformaciones durante los procesos de fritura con formacin rpida de compuestos pola-res y polmeros txicos.

En cualquier caso, para minimizar el potencial de oxidacin de un alimento, es necesario el manejo adecuado de las materias primas desde su recolec-cin, y promover una serie de requisitos de pro-teccin frente al oxgeno, el calor y la presencia de iones metlicos.

Los efectos nutricionales de los cidos grasos trans suponen un tema controvertido. En esen-cia se comportan como cidos grasos satura-dos, contribuyendo a la elevacin del colesterol y de las LDL plasmticos y al aumento de la sa-turacin de las membranas celulares, por lo que

los distintos pases han dictado normas para li-mitar su consumo. Por otra parte, se ha sugerido a partir de estudios in vitro que, bajo determina-das circunstancias, podran inhibir las desaturasas de cidos grasos limitando la formacin de ci

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Influencia de Los Procesos Tecnologicos Sobre El Valor Nutritivo