bioquimica de alimentos

Bioquimica de los alimentos
Unidad 1
Agua
Ubicación de la materia de BQA en la ciencia y tecnología
Todo ser humano necesita comer, para sobrevivir"
Dieta omnívora (población universal).
Antiguamente:
Japon: arroz y soya.
Europa: trigo y queso
Precolombinos: maíz y frijol.
Historia de la alimentación.
Nomadas (2Mda): caza, recolector de frutas, búsqueda de carroña, pesca
Sedentario (8mil a.c.): revolución agrícola. Son sedentarios porque descubren la agricultura. "domesticación de vegetales". Pastoreo, agricultura=1% del tiempo en el planeta
Clanes y aldeas: diferenciación de oficios -> codependencia éntrela sociedad, segeneran las antiguas sivilizaciones, se empiezan a utilizar técnicas de conservación básicas como: sal, ahumado, fermentaciones, aceite, secado al sol, cera miel.
Industralización (1750´s): revolución francesa y revolución industrial, mayor industralizacion, menor diversidad de sabor y características de alimento, dando mayor estandarización. A diferencia d ela comida domestico en cuanta a que entre mas domestico es hay una mayor diversidad.
Surgimiento de la química de alimentos:
Ciencia de alimentos:
Mercadotecnia: para crear necesidades
Evaluación sensorial: para ofrecer al consumidor sabores mas apetitosos
Física: reologia "estudio de las relaciones en materia": viscosidad
Nutrición: (presencia de sustancias antinutricionales (soya, lectina, nos ayuda a que se aproveche la proteínas). - vitamina c -> medicina ortomolecular: "nutrir a las células"
Microbiología: control de calidad y de condiciones
Toxicología: para asegurar la inocuidad de los alimientos al consumirlo "DLM" dosis letal minima
Ingeniería: operaciones unitarias: estudio de transformación de la materia
Química: composición y estructura de alimentos y reacciones que se generan en procesos
Bioquímica: ruta metabolica que siguen los nutrientes
Análisis: métodos y técnicas para analizar cualitativa y cuantitativamente
Estadística: control de calidad
Otra forma de estudio, que se dirigen hacia: chos, lípidos, proteínas. Por medio de investigación, ciencia y tecnología

Ciclo de nutrientes
Materia:
Viva: crecer, conservarse, reproducirse, se entuentra en estado continuo de cambiometabolico
Autótrofos: plantas, mo
Heterótrofos: animales, ma
Inanimada: minerales (rocas
Cadenas alimenticias –(flujo de energía) ciclo de nutrientes
Constituyentes de los alimentos
Mayoritarios: chos, proteínas, lípidos y agua
Minoritarios; minerales (macromoleculares Na, K, Mg, Ca, Zn. O. micromoleculares Ce, Co.) vitaminas, colorantes, saborizantes, aroma.
Aunque son confrormadas por los mismos elementos, la diversidad de textura, color, olor, etc. Se debe a la diversidad de CHOS, lípidos, etc.,, condiciones y concentración de componentes
Concepto de alimento
Seres vivos y sus secreciones
Fuente de energía: chos, lípidos y proteínas
Fuente de material estructural o plástico: proteínas
Fuente de sustancias reguladoras del metabolismo: minerales y vitaminas.
Calidad de un alimento: nutrientes, sanidad, excento de toxicos


Importancia biológica del agua.
Generalidades.
Disolvente universal, inerte, solubiliza: Coloides (1-10mm), suspensiones (mayores a 100mm) soluciones (menores a 1mm).
¾ del globo terráqueo
La vida inicio en el agua
Polifacética: ayuda para calentar y enfriar, para limpiar y contaminar, para generar energía.
No es alimento porque no da calorías no genera estructuras y no regula metabolismo
Transporte: 0-100°C
No cambia quimicamentes (inerte)
Principalmente componente de los seres vivos (bb 80%, jóvenes 70%; sangre 83%, musculo 75%, cerebro 85%) alguien de 75kg: 43kg agua, 12kg proteína, 11kg lípidos, 4kg minerales.
Diario 1.5kg de alimento 1kg de agua.
FUNCIONES BIOLOGICAS DEL AGUA
Mantener la temperatura corporal
Mantener en sangre la concentración adecuada de solutos para equilibrar el pH
transpiracionVia de eliminación de desechos y toxinas
transpiracion
Respiración
Deglutir el alimento

Evaporacióncondensacion precipitación escurrimientrofiltracion (mantos acuíferos)

Ingesta de agua balance perdida de agua
2.5L 2.5L
Alimento .85L orina 1.5L
Bebidas 1.3L piel sudor, lagrimas .5L
Metabolismo .35L heces .1L

Glucosa: C6H12O66CO2 + 6H2O + ATP .55 gr agua /gr de nutriente.
Lípidos beta-oxidacion 1.07gr de agua/gr de lipido
Proteína descarboxilacion 0.4gr de agua/gr de proteina
Dieta de 2000cal 30.0ml/agua metabolica

Estados físicos: solido, liquido y gas
El agua es el principal componente en la mayoría de los alimentos
Vegetales 95%
Leche 87%
Carne magra (sin grasa) 70-75%
Huevo 75%
Pan 40%
Granos, polvos 1-3%
A mayor agua en alimentos:
positivo mayor calidad sensorial y nutricional, mayor facilidad de deglución.
Negativo: mayor desarrollo de microorganismos.
Propiedades físicas y químicas del agua.
Covalente polar del O 3.44 – H 2.2 = 1.24 pm 18 gr/mol
Dipolar
Atracciones intermoleculares "puentes de Hidrogeno"
Puentes de H – 4.7 kcal/mol
Enlace – 100 kcal/mol
Cuando el agua se hace hielo el 100% de sus moléculas forman puentes de hidrogeno
T° corporal (37°C) – 40%
Vapor 0%
Disposición de tetraédrica 104° entre H
Comparación de las hidruros de la familia del oxigeno

H2O
H2S
H2SO
H2Te
H2PO
Pm
18
34
81
129.6
212
Tf
0
-86
-64
-57
-98
T eb
100
-61
-42
-2
-.8
Intervalo en edo liquido
100
25
22
55
47.2

Sin tomar en cuenta el agua
A alto peso molecular, alta temperatura de fusión, alta temperatura de ebullición
Ninguno es liquido a T del planeta
H2O comportamiento animal
Este comportamiento se explica
Alta temperatura de ebullición y de fusion: asociaciones de la molecula de agua
Mayor densidad de hielo que de liquido: estructura del hielo tiene mayor volumen debido la relajación del angulo de 104.5
Mayor volumen solido que del liquido
Alto calor de vaporización: 540 cal/g
Comportamiento cinemático del agua
Alto punto de ebullición y de fusion asociación de moléculas de agua
Mayor polaridad liquida que solida teoría de densidad
Mayor volumen en solido que en liquido
Alto cp
Alto calor de evaporación
Alto constante dieléctrica gran fuerza para dividir en iones al soluto
Rompe estructura al congelarse cristales grandes
Expulsa los solutos disueltos al congelarse
Punto eutéctico: ciertas condiciones de P y T
Asociación de moléculas de agua enlace covalente polar
Macromolecula es liquido incompresible
Gran fuerza de cohecion y adhesión: fenómeno de capilaridad
Teorías de densidad:
Teoría de traslación: al bajar la temperatura se elimina la tensión del enlace, mayor volumen y menor polaridad de 104° a 109.5
Teoriad e vibración: la vida media de un puente de hidrogeno es de E-8 a E-11 seg. A mayor temperatura menor la vida del puente de hidrogeno, aumenta la separación de las moléculas.
Estructura del hielo.:
Solidos:
Amorfos
Cristalinos. Arreglo geométrico angular
El hielo existe un arreglo simétrico de moléculas de agua, unidos a través de puentes de hidrogeno
Se forman arreglos hexagoneles simétricos (de un plano) y es otro plano formado para la unión de 4 moleculas de agua
Propiedades coligativas del agua
Tipos de solutos:
Ionicos: modifican la estructura del agua al disolverse (los iones se unen parcialmente con el agua p.e. Na + se une con el O parcialmente negativo, modificando la estructura del agua y sus propiedades) "sales"
No ionicos:
Polares: tmb modifican la estructura del agua porque forman puentes de h con el agua "azucares, alcohol, proteínas"
No polares: no modifican la estructura del agua. Si no que la refuerzan, ya que se acomodan en pequeños huecos donde no hay agua presente. "clatratos: tienen estructura química que atrapa a otras substancias. Lípidos, aceites"
las propiedades coligativas son aquellas que se modifican cuando adicionamos un soluto. Se trata de 4 propiedades:
Disminuye Temperatura de congelamiento t=knp donde k constante (1858) k=κT/λ, n=numero de moles de soluto, p= peso del solvente
A mayor n, mayor Δt o bien a menor temperatura de congelamiento de la mezcla. Usos: en la leche, si se le agrega agua a la leche se prueba el punto crioscópico, agua 0 C, y leche: -.53C° entonces si se obtiene un punto crioscopico de .516 se tendría una leche rebajada con agua, o si se tiene -.59C° se le agrego soluto.

La t° de ebullición, que es lo contrario que la propiedad pasada, si se agrega soluto al agua aumenta la temperatura de ebullición, por lo tanto, a mayor concentración o mayor n(moles) de soluto será mayor la temperatura de ebullición. Las interacciones agua-soluto requieren mayor energía para lograrlas romper.
A menor PM del soluto, serán mayores n y el efecto de la temperatura de ebullición aumenta.
La presión de vapor disminuye, es una presión opuesta a la atmosférica, y son la presión que ejerce la superficie de un liquido para hacer que las moléculas de la superficie se conviertan en vapor.
La presión osmótica: la presión que se requiere para pasar el liquido entre una membrana

Actividad acuosa (Aw)
Es un parámetro que te dice cuanta agua hay disponible en un alimento para que se lleven reacciones (de deterioro) en el alimento.
Distribución del agua en un alimento
En los tejidos animales y vegetales, el agua no esta distribuida de manera uniforme, ya que cada componente se hidrata de manera distinta, p/e si un alimento se congela a -20°C hay porciones que se mantienen liquidas.
Existen tres tipos de distribución del agua:
Agua no congelable o "agua ligada": se distribuye en forma de monocapa, esta unida químicamente al alimento, no se puede eliminar en procesos de secado, no congela en condiciones de experimentación a -20°, tiene efecto protector contra la oxidación de grasas, actua como una barrera de oxigeno,
Agua intermedia: se une como microcapilares es difícil de secar pero no imposible,
Agua libre Agua libre o congelable: es la mas fácil de secar es la primera en congelarse y en eliminarse en los alimentos, se ha visoto que se se acomoda en forma de macrocapilares, forma soluciones coloidales con solutos de el alimento, causante del desarrollo de micro organismos.
Agua libre
Agua ligadaalmidon
Agua ligada
almidon



Definicion de Aw
Parámetro que mide la cantidad de agua libre de un alimento (mide la interacion de algua con los constituyentes del alimento)
Matemáticamente Aw=HR100=P/P° donde p es la presión del vapor del agua del alimento a T ambiente.

desorcion
desorcion

adsorcion%agua Curvas de sorcion.
adsorcion
%agua

20%Aw
20%
Aw

aW = n2/(n1+n3) donde n2 moles de agua y n3 moles de soluto
aw va de 0 a 1
el contenido de humedad de un alimento no es lo mismo que Aw.
Aumentar el contenido de HO aumenta el Aw agua pura aw=1
Cualquier elemento aw 0
Ejemplo: mermelada Aw=.7
Estabilidad de un alimento:
El grado de estabilidad de un alimento varia con Aw y el % H2O
Causa de deterioro
Aw
Ejemplo

Bacterias
.9-.99
Leche, frutas(sandia) jugo de carne
Levaduras
.82-.99
Queso, cajeta,
Hongo
.7-.99
Mermelada, pan,
Ac. Enzimática
.3-.99
Oscuresimiento enzimático, leche en polvo
Oxidación no enzimática
.2-.99
Papas fritas, dulces
Ransides de lípidos
0
.99



Isotermas de sorción
Definición: son curvas que indican el contenido de agua retenida por un alimento en función a la humedad relativa de la atmosfera que lo rodea en condiciones de equilirbo y de una temperatura cte.
Elaboración: alimento fresco %H2O


Transferencia de moléculas de agua del alimento al ambente para lograr equilibrio (esto también funciona en viceversa.
Es mas fácil perder agua que recuperarla

La adsorción y la desorción no siguen el mismo camino en común.
Fenómeno de histéresis: la adsorción y la desorción no siguen un camino común
10/02/14
EXPLICACION DEL FENOMENO DE HISTERESIS
"teoría de los capilares o de los sitios activos"
Durante la desorcion, el capilar se cierra, y aumenta P°, por lo tanto sale casi toda el agua.





Se cierra el capilar dejando una menor cantidad de agua en el interior del capilar
Durante la adsorción, el capilar no se hidrata fácilmente, debido a que hubo daños en los grupos polares al secado( OH, NH2, CHO….) de modo que el diámetro del capilar es mu delgado…
"para rehidratarlo se va a necesitar una alta presión de vapor (P°)" el alimento es dificl que vuelva a tomar la humedad que tenia cuando estaba fresco.

METODOS PARA DETERMINAR LA Aw Y %H2O
Aw: agua libre (= %HR/100)
%H2O: cantidad de agua en el alimento.
Aw
%H2O
Manometros: de T de bulbo húmedo y T de bulbo seco, T° al vacio y P° (presión de vapor)
Método de la estufa: una capsula a peso constante (en desequedad), se coloca la la muestra y se coloca en la estufa a T° 105 por 3hr, se pone a enfriar y se pesa, se repite cada media hora hasta que 3 pesadas den lo mismo.
Higrómetros: materiales higroscópicos: pelo de camello "aumento de diámetro", electrónicos que utiliza componentes químicos higroscópicos LiCl, resinas, "modifican conductividad eléctrica del agua"
Método de la termobalanza: en el equipo se colocan 10 gr, y una lámpara y según el alimento se regula el tiempo y la potencia de la lámpara y al pasar X tiempo y se obtiene la diferencia de peso.
Soluciones saturadas: sol´n de sales, NaCl "da humedad relativa(%HR) de 75" KCl 85%HR
K2CO343%HR
Método de Karl-Fisher: usa sustancias que reaccionan con el agua y se pueden medir
Ecuacion de clausius- clapeyron
Arrastre de solventes…

…

…

APLICACIÓN DE LAS CURVAS DE SORCION.
Diseñar las condiciones de almacenamiento (tipo de empaque)
Diseñar sistemas de secado idóneos (secado por aspersión, secado por microondas,)
Sistemas de rehidratación.
Fabricar alimentos de humedad intermedia
Conocer las condiciones de equilibrio de las mismas

HRGalletas con queso
HR
(15%+25%)/2=HR=20% Aw .2Queso 25%60%galletast15%3%
(15%+25%)/2=HR=20%
Aw .2
Queso
25%
60%
galletas
t
15%
3%






El Aw disminulle si se le agregan sales (salado), o azucares(sacarosa, fructuosa, glucosa, miel), polioles (sorbitol, xilitol, manitol, glicerol), acidos (cítrico, malico, tartarico). Además de servir de conservadores para aumentar su vida de anaquel.
Nota: otros aspectos importantes para mantener el alimento en condiciones de anaquel, es pH, T, concentración de O2.

AGUA EN ALGUNOS PROCESOS
DESHIDRATACION O SECADO
Definición: es un método de conservación en el que la humedad final es aprox 1 - 5%, se pierde peso y volumen. Sirve para elaborar alimentos rápidos de consumir.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EFICIENCIA
Al aire o al sol,
Disminuye el peso y el volumen.
Añadir un soluto
Área superficial máxima, eficiencia en la transferencia de calor
Cantidad de agua libre
T° a mayor temperatura de secado menor tiempo de secado
Velocidad del aire
Sequedad de aire.
Tiempo de exposición
Presión atmosférica, al vacio es mayor la presión de vapor del agua en el alimento lo cual lo hace más eficiente.
Tipo de calentamiento
DIFICULTADO DURANTE EL SECADO
En un alimento la humedad se va a perdiendo por sus superficies, de modo que va adquiriendo una espesa capa seca. "se va generando un gradiente de humedad el alimento esta desproporcionada en la masa total regularmente el centro queda hidratada"
CAMBIOS QUE OCURREN DURANTE EL SECADO
Orientación de los componentes
Concentración de solutos "entre mas exposición al calor y hay zonas donde se concentra el soluto xlt (por lo tanto) se requerirá mayor temperatura para hacer que esa agua se escape.
Agua ligada (MO) (1%)
Estructura celular. (en células vivas la membrana es semipermeable, y en una muerta es altamente permeable) "es mas fácil secar un tejido muerto (cocinado) que un tejido vivo (fresco).
Endurecimiento de la cubierta.
Encogimiento de la cubierta. "se pierde la forma original"
Porosidad del alimento. "huecos donde antes había agua"
Cambios químicos. Aumenta la concentración de acidos, disminuyendo el pH, desnaturalizando proteínas y alterando la textura, destruyen vitaminas termolábiles, perdida de compuestos volátiles, oscurecimiento no enzimático, enranziamiento de lípidos.
Cristalización de solutos
resquebrajamiento y efecto de panal de miel (secado rápido)

CONGELAMIENTO
Refrigeración de 0 a 15°C
Congelamiento debajo de 0°C
Ventajas:
Inhibe el desarrollo de micro organismos
Método de conservación
Inhibe un gran número de reacciones químicas y enzimáticas.
Desventajas:
Zonas del alimento que no se congelan, porque aumenta la concentración de solutos, ocacionando otras reacciones
Cambios de pH y fuerza ionica desnaturalización de proteínas,
Modificación de la textura, texturas arenosas.
Oscurecimieto enzimático, como no enzimático.
Hidrólisis de la sacarosa (se rompe debido a su alta tencion de enlace en particular en bajos pH
Rancidez de lípidos. (por oxigeno)
Supersaturacion CO2 (como los refrescos que sacan sus solutos al congelarse por eso explotan las botellas congeladas)
Tejidos animales y tejidos vegetales
Hay un aumento de volumen de 8 a 10 % y hay perdida de estructuras "por los cristales de hielo intrercelulares, dejando flácidos"
Perdida de agua al descongelar "el desenso de temperatura rompe la membrana celular o las uniones de lipoproteínas se disocian ocacionando perdida de humedad"
Se puede dividir en dos

Lento
Rápido
Uso
Domestico
Industrial (IQF) individual quick frozen
Agente congelante
Gas Freon
HFC-134 "tetrafluoroetano"
Nitrogeno liquid
T° congelamiento
-4 a -20°C
-70°C
Caracteristicas
Forma pocos cristales grandes
Muchos cristales diminutos "de modo que el daño celular es menor"


TECNOLOGIAS PARA EL CONSUMO DEL AGUA
PROBLEMÁTICA DEL AGUA EN EL ESTADO DE AGUASCALIENTES.
75% de la superficie terrestre,
97.5% agua salada
2.5%agua dulce
Lagos
Ríos
Agua subterránea
Desigual distribución natural generando escasez, a mayor desarrollo, mayor consumo de agua y mayor contaminación del agua.
Los romanos construcción de acueductos y norias.
Consumo de agua:
Agricultura 93%
Industria 4%
Municipal 3% (uso domestico)
En Aguascalientes:
Bastaba con perforar 10-20m los pozos
Actualmente 800m y el problemas esta en que hay arsénico en los mantos acuíferos del estado.
Por ello se a recurrido a tratamiento de aguas residuales, pero se le da el uso para regar jardines

Control de calidad del agua:
Control microbiológico (uso de cloro)
Control de cantidad y tipo de minerales "si es acida el agua puede disolver minerales como Fe (oxidación enzimática), Cu (destrucción de algunas vitaminas), {CaCO3, MgCO3, CaSO4} le dan dureza al agua como en Aguascalientes, y debido a la dureza se tienen problemas como: dificultad para hacer espuma con jabón por la mayor necesidad de romper la tención superficial, perdida de tuberías y equipos por depósitos de sarro formado. Para el ablandamiento de agua se meten en tanques con resinas de intercambio cationico (cambia Ca y Mg por Na), seguido por uno anionico (intercambia CO3 y SO4 esta hecha de rezina Zeolitas) y finalmente se pasa por un tanque de carbón activado (elimina sabores y colores) obteniendo un agua blanda, incolora, inolora e insabora.
Contaminantes del agua.
Microorganismos patógenos.
Desechos organicos
Fertilizantes
Sedimentos
Sustancias radioactivas,
Metales pesados (Cd, As, Hg….)
Sales (nitratos, sulfatos cloruros)
Amoniaco.
CARBOHIDRATOS:
Importancia, generalidades y transformaciones.
Polihidroxi- aldehídos o cetonas-
Fuente mas abundante y barata en la naturaleza:
50-80%
Gpo carboniloMas abundantes en las plantas que en animales
Gpo carbonilo
6CO2 + 12 H2O –luz solar C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Propiedades funcionales dulzor, viscosidad, brillo.
CLASIFICACION
Monosacaridos:
Cetosas (ulosa)(3C, 4C, 5C, 6C (las mas importantes, Fructosa y Sorbosa )

Aldosas (osa) los importantes son 5 (arabinosa , xilosa , ribosa )

Importantes con 6 ( glucosa galactosa, manosa

Oligosacaridos (2- 10 unidades):
Disacáridos (sacarosa, lactosa, maltosa
Trisacáridos (rafinosa
Tetrasacaridon (estaquiosa, verbascosa

Polisacáridos (10- 1000….)
Homopolisacaridos: glucanas (almidos, celulosa, glucógeno
Heteropolisacaridos: glucomananas (hemicelulosa y pectina)
TRANSFORMACION
Isomerismo posicioonal: 2n # de carbonos quirales o asimétricos
Por otro lado existen isómeros D y L
Y pueden rotar la luz polarizada de manera (+) si son dextrógiros y (-) levógiros.
REPRESENTACION QUIMICA:



Estructura conformacional (silla o nave) β α
Los enlaces α es cuando va hacia arriba el OH del carbono quiral y cuando va hacia abajo es enlace β.

b) monosacáridos
- generalidades:
Solubles en agua y soluciones
Insolubles en etanol y éter
Sabor dulce, resalta amargo
En baja proporciono que los polisacáridos
Cristalización
Se descompone a alta temperatura

Glucosa
Aldosa 6C
Mas abundantes
Frutas y ortalizas maduras
Confitería
Unidad básica del almidon, celulosa y glucógeno
Fácil asimilación
Barato
fructosa:
cetosa 6C mieles y jugos de frutas
Se produce al hidrolizar la sacarosa
Hidrolisis de polisacáridos como la inulina FOS frlucooligosacaridos del maguey
Alto poder edulcorante
Fácil asimilación
Bajo índice gucemico
No requiere insulina para asimilarse.

Galactosa:
Aldosa 6 C
Forma parte de la lactosa
Cerebrosidos y gangliosidos
Gomas: hemicelulosa, galactomananas, pectinas
Casi no se encuentra libre
Pentosas:
Arainosa: arabanas, hemocelulosas (gomas
Ribosa: acidos nucleicos
Xilosa: madera, mazarcas, paja furbural

Manosa: aldosa 6C manitol

Sorbosa: cetosa 6C, sorbitol. Polioles: altos higroscópicos, gran poder de hidratación, bajos Aw y bajo crecimiento de microorganismos, no cristalizan, no ocacionan oscurecimiento, son dulces (para edulcorante) pero el problema es que son laxantes, dejan resabios amargos. Frescura en chicles.

c) disacáridos:
- se sintetizan al unirse 2 monosacaridos a travez de "enlace glucosídico" hay perdida de una molecula de H2O.
Azucares:
Reductores: monosacáridos, disacáridos (excepto sacarosa)
No reductores: polisacáridos, sacarosa
El enlace glucosidico el α se hidroliza mas fácil que el enlace β
Sacarosa β-D-fructofuranosil – α – D- glucopiranosa (sil indica enlace glucosidico)
β (1,2) fácil de hidrolizar con: acidos, calor, invertasa, α glucosidasa
Se obtiene, caña de azúcar y remolacha
Fácil de cristalizar
Fácil asimilación
Alto índice glicémico
"inversión"
Azúcar invertida :
Sacarosa + H2O (acido, energía) fructosa + glucosa.
(αD= + 66.5 la luz polarizada) -92° +52.5°
-20° juntos en la misma solución.
El azúcar invertida: es más dulce, no produce caries dentales.
En la boca el streptococcus mutans dextransacarasa dextranas sarro
Es S. Mutans senera Ac. Pirúvico, ac. Acético, Ac láctico corroen el esmalte generando caries

Lactosa:
Azúcar de la leche
No es muy dulce
Es altamente higroscópica
Absorbe aromas, sabores y colores.
Reacciona con proteínas y ocasiona un obscurecimiento deseado (p/e pan)
Intolerancia a la lactosa (falta de lactasa)

Maltosa
La forma la maltasa o diastasa (enzimas en los granos como maíz, trigo, cebada, he hidrolizan el almidon en particular de maíz se obtiene la maltosa)
Es fermentable
Muy soluble en agua
No cristaliza
No tiene alto poder edulcorante


Celobiosa
Celulosa
No es digerible, no nutre.


Rafinosa y estaquiosa
Trisacárido y tetrasacarido
Son derivados galactosidicos o α galactosicaridos
No se pueden romper los enlaces galactosa por falta de la enzima necesaria
Generando gaces de CH4,H2, CO2. Gasesflatulencias
En leguminosas soya, frijol, garbanzo
Para eliminar este problema se realiza un remojo prolongado.
Son azucares hidrosolubles por lo que se queda en el agua con remojos a bajas temperaturas de 24 a 48 hrs
Se fermentan con Rhizopus
Rafinosa
Estaquiosa
Fru-glu-gal
Fru-glu-gal-gal

PROPIEDADES FUNCIONALES DEL MONO Y DISACARIDOS
Conservadores o antimicrobianos. Solutos de bajo peso molecular, bajo Aw, alta presión osmótica de las células. Se usa mucho en mermeladas (65% frutas) y jaleas.
Cristalización: genera polimorfismos (cristales diferentes) ej. Lactosa puede cristalizar como α (indeseables ya que genera texturas arenosas) y β (deseables, son cristales pequeños indetectables para el paladar. Una forma de arreglar la cristalización, lactosa e invertasa.
Hidratación: pueden formar muchos puentes de hidrogeno con el agua generando un alto poder de hidratación, lo cual es deseable, ya que se puede abatir la Aw. Hay que tener cuidado porque en los polvos se pueden formar grumos, para evitarlo se agregan antiapelmazantes o antihumectantes.
Poder edulcorante: es una propiedad subjetiva ya que depende de la apreciación de quien lo come. Para ello existen catadores entrenados.

19 de febrero de 2014
Grado de dulzor:
Teorías:
Sitios receptivos de las papipas gustativas interaccionan con los grupos OH de los mono y disacáridos a través de puentes de Hidrogeno.
Estereoquímica: β – glucosa (dulce) β- manosa (amargo


T°fructosa en frio dulce >>>caliente
Concentración: glucosa 40% = sacarosa
Otros compuestos: sacarosa + etanol = alto grado de dulzor
Fructosa + acido = alto grado de dulzor
CMC, almidon = menor grado de dulzor

Azúcar disacaridos
GD
Sacarosa
173.3
Glucosa
74.3
Lactosa
16
Maltosa
32
Galactosa
32
Az. Invertido (glucosa+fructosa)
(173.3+74.3)/2


Az polioles

Sorbitol
50
Manitol
70
Glicerol
80
Xilitol
100
Cloroformo
4000


Edulcorantes artificiales no calorías

Sacarina
30 000 – 50 000
Ciclamato de Na
10 000
Aspartamo
20 000
Sucralosa
60 000
Acesulfane K
13 000 – 20 000
Alitame
200 000
Tamautina
250 000


Confitería… 06/03/14
f) Polisacáridos de importancia y sus propiedades funcionales

GENERALIDADES

- > 10 monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos.
- No producen verdaderas soluciones, sino dispersiones coloidales
- No tienen color, aroma o sabor
- Pueden ser cadenas lineales o ramificadas; su PM es de millones
- Sus monómeros se unen con estructuras repetitivas con alto grado de ordenamiento
- Son los CHO's más abundantes; interactúan con proteínas en la nat.


CLASIFICACIÓN

- EN BASE A SU FUNCIÓN BIOLÓGICA:

1. ESTRUCTURALES

- Dan rigidez a las células y a los tejidos, forman fibras
- Insolubles en agua, fuertes enlaces intermoleculares
- Resistentes a enzimas, m.o., etc. (enlaces glucosídicos )
- Ej. Quitina, Celulosa, Pectinas, Carragaenina, Pentaglucanas, Agar…


2. RESERVA ENERGÉTICA

- No forman fibras, son reserva metabólica
- Solubles en agua, débiles enlaces intermoleculares
- Atacables por enzimas, m.o., bajo pH, T°... (enlaces glucosídicos )
- Las furanosas son más lábiles que las piranosas
- Son muy hidratables, gran capacidad de retención de agua, ya que forman redes tridimensionales bajo ciertas condiciones intrinsecas (tipo de polimero, PM, linealidad) y extrínsecas (pH, fuerza iónica, T°) HIDROCOLOIDES.


ALMIDON

- Es el 2° polisacarido más abundante en la naturaleza e importante comercialmente.
- Se encuentra en cereales (65-70%), tubérculos y en algunas frutas, como reserva, en forma de gránulos compactos (su tamaño y forma varía según su fuente de obtención)
- A estado de madurez del vegetal, [almidón]
- Contribuye con el mayor % de kcal en la dieta del hombre.
- Químicamente es una mezcla de dos polisacaridos:


AMILOSA
AMILOPECTINA
Cadena
Lineal
Ramificada
Enlaces
(1,4)
(1,4),(1,2),(1,3),(1,6)
No. de unidades
200-2500
100000 - 1000000
PM aprox.
1 millón
200 millones
Conformación espacial
Helicoidal (c/vuelta 6 glucosas)
Ramificaciones (c/15-25 glucosas)
Proporción
20%
80%
100% (var. cérea)
Arroz
17
83
Maíz
27
73
Trigo
24
76
Papa
22
78
Tipo de geles
A [amilosa], viscosidad
A [amilopectina], consistencia





GRÁNULOS DE ALMIDÓN (endospermo)

- Formado por capas concéntricas de amilosa y amilopectina distribuidas radialmente.
- No se alteran en la molienda
- Son birrefringentes (tienen dos índices de refracción) por tener:

Zonas cristalinas
Cadenas de amilosa bien ordenadas paralelamente por p de H.
Zonas amorfas
Moléculas de amilopectina que no se ordenan ( p de H)

- La birrefringencia se pierde con la GELATINIZACIÓN.


Acomodo


Circulos concentricos de zonas amorfas intercaladas con zonas semicristalinas



http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2001819/lecciones/cap03/cap03_11.html

http://www.scienceinschool.org/print/1406






a) GELATINIZACIÓN

Es un proceso lento de absorción de agua en las zonas amorfas, y después en las zonas cristalinas, en base a un calentamiento.


PROCESO:


1. En agua fría, los gránulos de almidón son insolubles por su estructura bien organizada.

2. Al calentar (50-55°C): los gránulos se hinchan y aumentan de volumen, ya que absorben agua, ya que se rompen p de H de las zonas amorfas. Al hidratarse estas, inicia un proceso semejante en las zonas cristalinas. viscosidad, pero aún es etapa reversible.

3. Al seguir calentando (90°C), el gránulo alcanza su volumen máximo, absorbe varias veces su peso en agua, y se rompe parcialmente, dispersando a la amilosa y amilopectina, viscosidad (punto máx.), pierde la birrefringencia (se le llama T° gelatinización).

4. Al enfriar (45-50°C) se genera una pasta viscosa, debido a la interacción de cadenas de amilosa hidratadas que forman una red tridimensional que atrapa agua.

5. Después de 24 h, se presenta la RETROGRADACIÓN o exudación de agua, ya que las moléculas de amilosa tienen a orientarse paralelamente por p de H, al igual que las ramificaciones de la amilopectina. (Ej. envejecimiento del pan).










b) HIDRÓLISIS

Rompimiento de las moléculas de almidón.

MÉTODOS

1. HIDRÓLISIS ÁCIDA

- Emplea ácidos fuertes, T° y tiempo
- Se producen dextrinasmaltosasglucosas
- La mezcla se concentra como jarabe (viscosidad, dulzura y sabor)
- Requiere equipos no corrosivos, costoso
- Se forma furfural, oscurecimiento difícil control
- Se detiene al neutralizar; el jarabe resultante con ED= 20-45

2. HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA

Realizada por los seres vivos, pero la industria la adaptó.


-amilasa
-amilasa
Glucoamilasa
Ataque
Al azar (1,4)
Extremo no reductor, corta de 2 en 2
Extremo no reductor; corta 30 (1,4)/ (1,2),(1,3),(1,6)
Inhibe
Con (1,6)
Con (1,6)

Producto
Dextrina límite y maltosa
Maltosa, dextrina límite (residuos )
Glucosa
Tipo
Endoenzima
Exoenzima
Exoenzima

- Enzimas de cereales germinados o de m.o. (ej. Aspergillus)
- Condiciones de pH de 5-6; T° = 60°C, tiempo
- Se detiene con ClO2; el jarabe resultante con ED= 42-62

3. MÉTODO COMBINADO (ÁCIDO-ENZIMÁTICO)

- Alto contenido de maltosa y glucosa
- Menor oscurecimiento, y mayor facilidad de filtración
- ED > 62

Almidón
30-40%


Gelatinización
90°C

Hidrólisis ácida
HCl 0.15%
T°, t =20 min
ED = 20-50

Neutralizar
Y
enfriar







Hidrólisis enzimática
y amilasas
ED 50-69

Hidrólisis enzimática
Glucoamilasas
ED >69

Filtrado
Y Purificación

Decoloración







Concentración o
Secado

PRODUCTO DE LA HIDRÓLISIS DEL ALMIDON

- Jarabes de maíz: Edulcorante, fermentable, potenciador de sabor, no cristaliza, humectante, dulce, muy utilizado en refrescos, panaderia, confiteria, cerveceria, etc.
El grado de conversión de almidón a glucosa se mide en ED (equivalentes de dextrosa, que es el % total de azucares reductores)

GRADO DE CONVERSIÓN DE LOS JARABES GLUCOSADOS
ED
Baja
28-38
Regular
38-50
Intermedia
50-58
Alta
58-69
Extra alta
69
- Glucosa
- Dextrinas: agentes espesantes, estabilizantes, no cristalizan
- Jarabe de alta fructosa





PROPIEDADES FUNCIONALES DE LOS ALMIDONES
Agentes gelificantes, estabilizadores, emulsificantes, espesantes, humectantes, encapsulación de sabores, formar películas comestibles, adhesivos.

ALMIDONES MODIFICADOS

TIPO
OBTENCIÓN
CARACTERÍSTICAS
USOS
1. Pregelatinizados
Cocción y secado
Polvo blanco
Pudines, flanes, pures
2. Hidrolizados
Ac. diluidos y amilasas
Fluidizados
Gomitas
3. Sustituidos
3.1 Eterificados
3.2 Esterificados
3.3Entrecruzados
3.4 Oxidados

Rx. con:
Óxidos
Trifosfatos
Ester de fosfato
Hipoclorito de Na

Se sustituyen grupos OH de las glucosas para evitar el fenómeno de retrogradación
Alimentos y postres congelados
Alimentos para esterificar





PECTINAS

Son polisacáridos de origen vegetal, cuya estructura está integrada por moléculas de ácido D-galacturónico unidos por enlaces -D(1,4), en el que algunos de los grupos COOH están estefiricados con un grupo CH3- (galacturonato de metilo)



- Se encuentran asociadas a hemicelulosas en las paredes celulares, principalmente en frutos inmaduros, cáscara de cítricos y de manzana
- Da rigidez a las células
- Son solubles en agua y tienen la capacidad de formar geles en presencia de ácidos, sales y azúcares.
- El P.M. varía entre 20,000 y 400,000. El poder gelificante aumenta con el P.M.
- La pectina precipita fácilmente de las soluciones acuosas mediante el agregado de alcohol o acetona, con la formación de un coágulo gelatinoso, el cual se disolverá nuevamente en agua.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA GELIFICACIÓN

FACTORES EXTRÍNSECOS

1. pH
Las pectinas tienen grupos COOH a diferencia de otros polisacáridos

a) Si el pH < 3: los COOH están protonados, no tienen carga, no forman p de H con el agua y no forman geles (además se hidrolizan las pectinas)

b) Si el pH va de 2.8 a 3.4: hay algunos COOH y otros COO- (ionizados), hay fuerzas de repulsión y de atracción; se forman p de H entre pectina-agua y se forman geles (redes tridimensionales)


c) Si el pH > 3.4: casi todos son COO- (sin protonar), hay fuerzas de repulsión en la misma pectina, el agua impiden enlaces entre la pectina y no forma geles.


2. SALES DISUELTAS
Los iones divalentes (como Ca+2) favorecen la unión pectina-pectina, y la rigidez en los geles o frutas maduras, protegen de tratamientos térmicos elevados.

3. AZÚCARES
La sacarosa atrapa agua, y esto favorece la interacción pectina-pectina, ya que el agua rompe la unión entre las cadenas de pectina. Refuerza la redes tridimensionales.

FACTORES INTRINSECOS

1. PESO MOLECULAR (PM)
Entre cuidadoso sea el proceso de extracción de las pectinas (pH, T° y enzimas nativas), degradación (hidrólisis o desmetoxilación) y PM de la pectina, y rigidez de gel.

2. GRADO DE METOXILACIÓN

Entre cuidadoso el proceso de extracción de las pectinas, grado de metoxilación y rigidez de gel.
Pectina de alto metoxilo

Pectina de bajo metoxilo

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PECTINAS:

- Dar estabilidad coloidal (cuerpo, viscosidad, turbidez en jugos)
- Agentes espesantes: pures, concentrados de frutas
- Agentes gelificantes: mermeladas y jaleas
- Junto con sales de Ca dan rigidez a frutas enlatadas y cristalizadas
- Emulsificantes: mayonesas, helados
- Sustitutos de grasa (ej. slendid: cremosidad y textura.
- La contaminación con hongos (pectin-esterasas) hidroliza a las pectinas produciendo metanol, lo cual es alto riesgo (ej. en la sidra)
- Clarificación de jugos: eliminar las pectinas con pectinasas, para eliminar la turbidez.

CLASIFICACIÓN DE SUSTANCIAS PECTICAS

EN BASE AL GRADO DE METOXILO


COOCH3
COOH
Características
1. Protopectinas
100%
0%
Muy insolubles, rigidez
Solo requieren azúcar,no ácido
2. Alto metoxilo
55-80%

- caras
- Gelifican a pH 2 a 3.5, COOH
- Requieren sacarosa 60-65%, para favorecer interacciones hidrófobas CH3-CH3 entre pectina-pectina
- Geles muy rígidos
-T° elevadas para gelificar
3. Bajo metoxilo
18-45%

- económicas
-Gelifican a pH 2.8 a 6.5, COO-
- Requieren Ca+2 para favorecer interacciones entre COO- y COO-entre pectina-pectina
- No requieren sacarosa (poca)
- Geles poco rígidos
-T° más bajas para gelificar
- Postres para diabéticos
4.Ácidos pécticos
0%
100%
No forman geles

- Mientras las sustancias pécticas se encuentran en las paredes celulares exteriores, en la región de la laminilla central de los vegetales, se le considera estrechamente vinculada a la celulosa. En esta forma como precursora de la verdadera péctina, la sustancia recibe el nombre de protopectina, la cual es insoluble en agua.

- El efecto del pH sobre la viscosidad es mayor en soluciones de pectina con bajo grado de metoxilo (G.M.).

- Pectina con un alto G.M. en leche, impedirá la precipitación de las proteínas, aún cuando se le acidifique a un pH hasta de 3. Esto puede servir como método de preparación de mezclas estables de leche y jugo de fruta.


COMERCIALIZACIÓN:

Comercialmente las pectinas se venden bajo el concepto de "Grado de pectina" el cual determina la capacidad de la pectina para formar un gel. Prácticamente es "la relación de peso de azúcar/ pectina para formar un gel de consistencia estandar (pH 3.2 y 65% de azúcar).
- A grado de pectina, calidad. (Los valores van de 100 a 500). Ej.

Grado de pectina
Azúcar
Pectina
TIPO
100
100 kg
1 kg
Bajo metoxilo
500
500 kg
1 kg
Alto metoxilo

Por lo tanto a grado de pectina, grado de metoxilación.

¿Se podría fabricar una mermelada de frutas cítricas con almidón nativo?
¿Cuánta pectina de tipo a) 150 y/o b) 450 requieres para añadir a una mermelada de alta calidad (kg de fruta = kg de azúcar), partiendo de 50 kg de azúcar?

Para una cantidad fija de pectina
0.5 kg
Para una cantidad fija de azúcar
50 kg

150
450

150
450
Azúcar
75 kg
225 kg
Pectina
0.33 kg
0.11kg

NOTA:

- Para la fabricación de mermeladas se debe tener un pH de aproximadamente 3, y deberá hallarse un agente deshidratante como el azúcar para que se forme el gel. La pectina deberá estar entre ciertos límites (de 0.5 a 1.5 %).

- Cuanto más alto es el grupo metoxilo (G.M.), más alta es la temperatura a la que se forma el gel (aproximadamente 80 a 85 °C). La pectina rápida, de unos 74 G.M., se emplea en mermeladas y conservas donde importa mucho el espesamiento para asegurar que la fruta quede uniformemente repartida por toda la sustancia. Para jaleas, lo mismo se utiliza pectinas rápidas que lentas, de unos 60 G.M., que espesan aproximadamente a 55 °C.

- Todos los geles son reversibles y licuables cuando son calentados.


CELULOSA

- Polisacarido estructural del reino vegetal (50% del C de la biosfera).
- Se renueva con la fotosíntesis, fuente inagotable de glucosa.
- No metabolizable por el humano Es fibra cruda
- El hecho de que los rumiantes puedan digerirla se debe a la presencia en el rumen de m.o. productores de celulasa.
- Homopolisacarido con enlaces (1,4), formado por celobiosas
- Se hidroliza con ácidos fuertes, altas T° y celulasas.

USOS:
- La celulosa seca en polvo, es difícil de hidratar y dispersarse - Su exceso da sabor a yeso.
- Sus derivados como CMC, MC y celulosa microcristalina tienen un alto poder de absorción de agua; se usan para controlar la cristalización en helados y productos congelados, dan cuerpo y viscosidad en aderezos y postres dietéticos, evitar la sinéresis en pudines.

DERIVADOS
- La "celulosa microcristalina" consiste en partículas finamente divididas de celulosa, preparados mediante el tratamiento de la celulosa con ácido diluido. Este tratamiento ataca las regiones amorfas de la celulosa, desintegrando las fibrillas y dejando una suspensión coloidal de los pequeños cristalitos. El empleo de la celulosa microcristalina como ingrediente no calórica indigerible en los alimentos dietéticos aumenta constantemente.

- El derivado de la celulosa más ampliamente empleado en la industria alimentaria es la carboximetilcelulosa (CMC). Se fabrica por un tratamiento inicial de la celulosa purificada con hidróxido de sodio, que origina el que las fibras se hinchen y luego reaccionen con cloroacetato de sodio:

R – OH + NaOH ------------ R – ONa + H2O
R – ONa + ClCH2COONa ---------- ROCH2COONa + NaCl

- La solubilidad del producto y la viscosidad de las soluciones depende del P.M. y del grado de uniformidad de la sustitución.

- Otros derivados de la celulosa empleados en alimentos como aditivos son: O-metilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, metilcelulosa. Estos derivados tienen la ventaja de ser solubles en agua fría.

HEMICELULOSA

Son heteropolisacaridos muy variados en pared celular; solubles en bases, tienen diferente capacidad de hidratación.
-Están formados por pentosas y galactosa o levulosas, pero no tienen glucosa.
-Se encuentran en gran cantidad en los vegetales tiernos y disminuyen durante el proceso de maduración, en tanto que la celulosa aumenta durante la madurez de los vegetales y contribuyen a la mayor resistencia de las raíces, los tallos y las hojas.
-Se ablanda por acción del calor húmedo y se disuelven cuando el medio de cocción es alcalino.
-Es susceptible de transformarse en el intestino grueso por acción química y bacteriana, y dejan en libertad ácidos y gases que estimulan el peristaltismo intestinal a distancia.

GOMAS

Polimeros de alto peso molecular, dispersables en agua, utilizados como espesantes, gelificantes, emulsificantes, estabilizadores, et. No digeribles. DIETETICAS.

CLASIFICACIÓN DE ALGUNAS GOMAS

NATURALES
SEMISINTETÍCAS
SINTETICAS
EXUDADOS DE ARBOLES
DERIVADOS DE CELULOSA
POLÍMEROS DE VINILO
Arábiga
Carboximetilcelulosa (CMC)
Polivinil pirrolidina
Tragacanto
Metilcelulosa
Alcohol polivinilico
Karaya
Hidroxipropilmetilcelulosa
Polímeros carboxivinilicos
Gatti
Hidroximetilcelulosa
POLÍMEROS ACRÍLICOS
Arce
Etilhidroxietilcelulosa
Acido poliacrilico
SEMILLAS
Celulosa microcristalina
Poliacrilamida
Algarrobo (locust bean)
Gomas Microbianas
POLÍMEROS DEL OXIDO DE ETILENO
Guar
Dextrana

Psilio
Xantana

EXTRACTOS DE ALGAS MARINAS
DERIVADOS DEL ALMIDÓN

Agar
Almidón carboximetílico

Alginatos
Almidón hidroxietílico

Carragenina
Almidón hidroxipropilico

Furcelarano
OTROS

OTROS
Pectina de bajo metoxilo

Pectina
Alginato de propilenglicol

Gelatina
Alginato trietanolaminico

Almidón
Algarrobo carboximetilico



GLUCÓGENO
Es un polímero ramificado de la D-glucosa, similar a la amilopectina, excepto que el glucógeno tiene superior grado de ramificación. Podría ser útil como hidrocoloide en los alimentos, si se dispusiera de él comercialmente. Su principal interés estriba en su presencia en los músculos de los animales en el momento del sacrificio y el efecto que tiene en la producción de ácido láctico post-morten. El glucógeno hepático se hidroliza rápidamente a D-glucosa después de matar al animal.


g) OSCURECIMIENTO NO ENZIMÁTICO:


OSCURECIMIENTO
Es un fenómeno que consiste en la formación de pigmentos oscuros (desde amarillo a café-negruzco) durante el procesado o almacenamiento de algunos alimentos. En algunos casos es deseable (chocolate, tostados del café, horneado del pan, palanquetas…) pero en otros es indeseable (frutas, deterioro del valor nutritivo, sabor y genera productos tóxicos que pueden provocar cáncer).
El oscurecimiento, sea cual sea su origen genera productos finales semejantes llamados melanoidinas, que son polimeros de alto peso molecular.


TIPOS DE OSCURECIMIENTO

ORIGEN
MECANISMO
O2
NH3 libres
T°
pH
Az. Red.
No enzimático
Caramelización
No
No
Si
Todo
Si

Rx. de Maillard
No
Si
+ o -
Alcalino
Si

Ox. del ácido ascórbico
Si
No
No
Ácido
No
Enzimático
Polifenoloxidasas
Si
No
No
Ácido
No


1. CARAMELIZACIÓN O PIRÓLISIS:
Reacción que ocurre cuando los azúcares se calientan por arriba de su temperatura de fusión, de modo que se presentan reacciones de isomerización, deshidratación… formando furfural el cual polimeriza formando los compuestos que imparten el color y olor característico. Comercialmente se realiza de modo controlado para fabricar: caramelos, palanquetas, colorantes para refrescos de cola, etc.

Los azúcares en solución son bastante estables al calor a valores de pH entre 3 y 7. Sin embargo, al fundir el azúcar seco o calentar soluciones de azúcar en presencia de catalizadores ácidos o básicos, el azúcar se carameliza.

Los caramelos son mezclas complejas de diversos pesos moleculares, se pueden clasificar en tres grupos (caramelano C24H36O18, carameleno C38H50O25, caramelina C125H188O88).

Los compuestos de caramelo pueden tener carga positiva o negativa; dicha carga es importante para evitar la precipitación en el alimento que va a colorear. Por ejemplo, los caramelos que se usan para dar color a los refrescos de cola deben tener carga negativa para que no se combinen con los fosfatos y causen precipitación.

El color de las bebidas de cola se produce calentando sacarosa en presencia de bisulfito de amonio. El color caramelo que se utiliza en el pan debe tener carga positiva, el cual se produce calentando la sacarosa sin catalizador.

2. REACCION DE MAILLARD:
Reacción entre un azúcar reductor y un grupo amino libre (de un aa o proteína) formando una base de Shiff ( -CHO + R-NH2 HC=N-R ) que se cicla formando glucosalinas intestables, las cuales isomerizan y polimerizan formando melanoidinas. Esta reacción se acelera con pH alcalino, temperaturas, Aw intermedia (para dar movilidad), presencia de metales como cobre, fierro, con la luz, aa con muchos grupos amino (lisina, aspartamo), azúcares reductores (de a tenemos: pentosas hexosas, aldosas cetosas, y monosacaridos disacáridos).



La reacción de Maillard es extremadamente lenta en alimentos secos y en soluciones muy diluidas. El agua actúa como un inhibidor de la reacción, ya que varios pasos de la serie de reacciones complejas son deshidrataciones.
En pH ácidos varios de los grupos amino estarán protonados y pocos quedarán disponibles para reaccionar.
Ejemplos en donde es deseable: costra del pan, papas fritas (no siempre), carne asada, cajeta; es indeseable en el huevo en polvo, leche en polvo, concentrado para jugo)…


3. OXIDACIÓN DEL ÁCIDO ASCÓRBICO (Vitamina C):
La vitamina C es un compuesto muy inestable que en presencia de aire, pH bajos, temperaturas, metales, sales, etc. se convierte en ácido dehidroascórbico y luego en furfural, el cual polimeriza y da melanoidinas.


Se presenta en el reino vegetal, por ejemplo tras partir un limón (siempre es indeseable).


INHIBICIÓN DEL OSCURECIMIENTO NO ENZIMÁTICO

Caramelización
- Reducir T°, fermentación

SO2 (usado en frutas secas):

- Bloquea grupos carbonilo
- Efecto antioxidante
- Efecto blanqueador

Reacción de Maillard
Reducir pH, T°, Aw, evitar O2, usar sacarosa (az.no reductor), fermentación, glucosa oxidasa (huevo en polvo)

Oxidación del ácido ascórbico
- Evitar contacto con O2


- El Bióxido de Azufre es el mejor inhibidor conocido de las reacciones de pardeamiento. Existen varias teorías que intentan explicar el mecanismo de acción del sulfito:

1) Bloqueo de los grupos carbonilo.- El ácido sulfuroso bloquea los grupos carbonilo a través de una reacción de adición. Se piensa que de esta manera el SO2 previene la interacción aldosa-amina al bloquear a los grupos carbonilo del azúcar reductor.

2) Efecto Antioxidante.- En los sistemas que implican la oxidación del ácido ascórbico, puede esperarse que el SO2 actúe como antioxidante, retardando así la formación de pigmento.

3) Efecto Blanqueador.- Existe la teoría de que el SO2 blanqueara los pigmentos pardos, reduciendo así la intensidad del color.

- Al bajar la temperatura disminuye la velocidad de reacción de pardeamiento.

- Disminución del pH del producto y reforzarlo con un amortiguador o buffer.

- Usar sacarosa, ya que la reacción de Maillard requiere un grupo carbonilo libre en los azucares, la sacarosa puede en muchas ocasiones utilizarse en lugar de azucares reductores, siempre y cuando no sufra inversión durante el almacenamiento final.

- Sustituir azucares reductores: la fructosa no se combina fácilmente con los a.a y puede sustituir otros azucares reductores para inhibir el oscurecimiento.

- Fermentación.- Cuando el azúcar sólo constituye una parte muy pequeña del producto, tal como sucede con los huevos, la carne, la soya puede eliminarse por fermentación.

- Uso de enzimas: la glucosa oxidasa y la catalasa, se usa para eliminar pequeñas cantidades de azúcar. La oxidasa convierte a la glucosa a ácido glucónico, el cual no se combina con los grupos amino, y peróxido de hidrógeno, mientras que este último se convierte por medio de la catalasa en agua y oxígeno:

R – CHO + O2 glucosa oxidasa R – COOH + H2O2

H2O2 catalasa H2O + ½ O2

ASPECTOS NUTRICIONALES DEL PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

El oscurecimiento en los alimentos tiene como resultado la unión irreversible de los a.a. con pigmentos complejos. Estos complejos no se hidrolizan en el sistema digestivo. No sólo el a.a. particularmente sino todos los a.a. que forman el "péptido límite", perdiéndose desde un punto de vista nutricional.
De todos los a.a. presentes en las proteínas, la lisina es el más susceptible de perderse a través del pardeamiento, debido a su tendencia a combinarse con los carbonilos por medio de su grupo -amino. Dado que la lisina es el a.a. esencial limitante en muchos alimentos, el efecto de semejante pérdida sobre el valor biológico de la proteína a menudo resulta drástico.

h) INTRODUCCIÓN A LA CONFITERIA:

CONFITERIA:
Es el arte y la tecnología de la elaboración de dulces y se basa en el manejo del azúcar (principal ingrediente) de modo que se obtengan efectos especiales de textura.

Las cualidades de textura de caramelos, postres congelados, grasas y alimentos preservados por congelación o combinación de congelamiento con deshidratación se alteran marcadamente con las características de los cristales de los materiales presentes como: sal, azúcar, polvos de hornear, soda, lactosa, cremor tártaro.


CRISTALIZACIÓN:

Es un fenómeno que ocurre cuando un líquido puro es enfriado, de modo que puede alcanzar la temperatura en el que el material cambia de un estado líquido a un estado sólido.

Un ejemplo de lo anterior sería el paso del agua a hielo. Sin embargo otro caso en un sistema alimenticio comprende un soluto disuelto en un solvente.

La velocidad de formación de un cristal influye en su tamaño, su forma y su solidez.

TIPOS DE SÓLIDOS:

Según interaccionen las moléculas al pasar a estado sólido, pueden ser dos: CRISTALINOS (arreglo geométrico regular de moléculas) y AMORFO (agregados desordenados y al azar).


NUCLEACIÓN:

El desarrollo de cristales requiere la formación de "centros de nucleación" y el continuo deposito de estos núcleos hasta formar cristales perceptibles.

Cuando un líquido puro se está enfriando, pero aún no está lo suficientemente sobresaturado para generar centros de nucleación es llamado METAESTABLE O DE TRANSICIÓN. Una vez que pasa por esta zona el líquido llegará a la supersaturación, por lo que se formarán núcleos de cristal de tamaño estable, a lo que llamamos nucleación. Esto es debido a la alta energía que se requiere para la formación de "núcleos" del cristal de un tamaño suficiente para ser estable. En el primer paso pocas moléculas se juntan a formar "centros" de nucleación, hay un aumento de energía libre hasta que el tamaño crítico es alcanzado. En este punto un mayor incremento en tamaño hace disminuir la energía libre, así los núcleos son estables y continuarán creciendo.

En la zona metaestable, tratamientos tales como agregar "centros de nucleación" (ya sea cristales del compuesto o accidentalmente como partículas de polvo del aire) o la agitación (para orientar las partículas hacia el centro de nucleación) pueden formar instantáneamente la cristalización.


ETAPAS DE LA FORMACIÓN DE CRISTALES:

1. Nucleación: contar con los primeros centros de nucleación para que ahí se adhieran las partículas.
2. Transporte: las partículas se dirigen del medio hacia el centro de nucleación.
3. Adsorción: las partículas se depositan en la superficie de los centros de nucleación.
4. Orientación: las partículas depositadas se acomodan geométricamente sobre la superficie de modo que requieran menor energía.

NOTA: Evitar cualquiera de estos pasos es la manera de limitar el desarrollo de cristales.


FACTORES QUE FAVORECEN LA NUCLEACIÓN:

1. Naturaleza de la sustancia a cristalizar (cada sustancia requiere diferentes condiciones de supersaturación; ej. Sal, azúcar…)

Algunas sustancias cristalizan rápidamente en soluciones de agua, mientras que otras no. La sal requiere una leve supersaturación para iniciar la formación de "núcleos de cristalización", y cualquier exceso de sal en la solución precipita en forma de cristales. Con sacarosa es necesario tener un grado alto de supersaturación antes de que se inicie la cristalización. Aunque es mucho más rápida que la fructosa.

2. Concentración de la solución: a concentración, número de núcleos que se forman.
La supersaturación favorece el desarrollo de pequeños cristales.

3. Temperatura de enfriamiento: a T° de enfriamiento, tamaño de cristales (más largos y más regulares); la forma geométrica de los cristales ("polimorfismo") varía con la temperatura de enfriamiento.

Pocos "núcleos" son formados por la agitación térmica en las altas temperaturas. La temperatura más favorable para el desarrollo de cristales de una solución saturada de sacarosa calentada a 112°C es entre 70 y 90 °C. Aunque la cristalización ocurre en un tiempo corto cuando el jarabe es agitado a estas temperaturas, los cristales formados son más largos que cuando el jarabe es enfriado a una menor temperatura.

4. Velocidad de enfriamiento: a v enf, núcleos y una solidificación amorfa.

Si un sistema como un jarabe concentrado de sacarosa es enfriado rápidamente, este se convierte en un azúcar amorfo sin haber cristalizado. La viscosidad se incrementa rápidamente. Esto puede apreciarse en la "prueba del agua fría", para varios niveles de calentamiento.

En el caso del agua, un enfriamiento muy rápido con Nitrógeno líquido ocasiona la formación de muchísimos cristales de tamaño diminuto.

5. Grado de agitación: a agitación, formación de núcleos, y dificulta que los materiales de la solución se depositen sobre los "núcleos" ya formados. Los cristales en solución que son agitados no aumentan su tamaño. Si se desean pequeños cristales, las condiciones deben ser tales que muchos núcleos sean formados. Sin embargo, si el jarabe es agitado por un corto tiempo, algunos núcleos son formados, pero después que la agitación es detenida, el desarrollo de cristales es favorecida. El almacenamiento de caramelos cristalinos tiende a incrementar el tamaño del cristal.

6. Impurezas en la solución: retardan la formación y el desarrollo de cristales.

La velocidad de desarrollo del cristal es retardada por la absorción de la sustancia extraña en el cristal. Las partículas extrañas que son adsorbidas llenan la capa superficial pero no pueden ser incorporadas dentro del cristal. Si la sustancia es fuertemente adsorbida, la cristalización puede ser totalmente detenida. Las impurezas también pueden influir en la velocidad de cristalización por incrementar o disminuir la solubilidad del soluto principal, por alteración de la viscosidad del sistema.

7. Naturaleza de las paredes del contenedor y agitador : superficie con imperfecciones actúa como centro de nucleación; el vidrio tiene carga eléctrica positiva; la madera no altera la naturaleza de la cristalización.

8. Tamaño de muestra: influye en la velocidad de cristalización, pequeñas muestras tienden a cristalizar más lentamente que las grandes.

POLIMORFISMO: Es una variación en la forma del cristal. Algunas sustancias pueden cristalizar en formas diferentes de cristales, dependiendo de las condiciones. Por ejemplo, la cristalización de una solución supersaturada de lactosa debajo de 93.5 °C se transforma en cristales monohidratado. Arriba de los 93.5 °C, el cristal -lactosa es obtenida. La forma y difieren en varias propiedades: grado de solubilidad, punto de fusión y gravedad especifica. En general las formas del polimorfismo en un compuesto son relativamente pocas, una es la más usual. Sin embargo, grasas y aceites pueden mostrar una amplia variedad de diferentes formas de cristal.


TIPOS DE DULCES:

TIPO
NOMBRE
% H2O
CARACTERÍSTICAS
EJEMPLO
No cristalinos
Duros o quebradizos
1-2
Solución supersaturada
Caramelos, palanquetas

Chiclosos
8-22
Algunos ingredientes son jarabe de maíz, azúcar invertido, proteínas de leche, grasas, pectinas, almidón, gelatina…para inhibir la cristalización
Chiclosos, gomitas, jaleas

Aireados
12-18
Se incorpora aire en el estiramiento, para dar textura suave. Se usa clara o albúmina de huevo como agentes espumantes.
Bombones, Malvaviscos
Cristalinos
Cristales grandes
-

Calaveritas, dulces de azúcar

Cristales pequeños
-

Fondant, Fudge

FONDANT: es una crema empleada como relleno o recubrimiento de ciertas preparaciones como bollos, pasteles, etc. En la mayoría de los casos el fondant es una decoración repostera.[] La denominación fondant (que en francés significa: que se funde) hace referencia a la característica física del recubrimiento: que se funda en la boca.[ ]La forma más simple de fondant es agua y azúcar y es ampliamente usada en la elaboración de caramelos. El fondant es hecho cuando la sacarosa es calentada con agua a una temperatura definida, el jarabe enfriado y batido y la masa cristalizada. De acuerdo a los estándares aceptados, el fondant debe ser blanco como la nieve, el cristal tan pequeño que sea imperceptible, no arenoso al paladar y lo suficientemente plástico y atercepiolado. No seco y crujiente.
FUDGE. (Dulce de chocolate). Los mismos factores que controlan el tamaño del cristal en la fabricación de fondant, afectan al fudge. El fudge puede ser hecho con azúcar morena, dando un producto que cristaliza menos rápidamente que si fueran hechos con azúcar refinada, debido a la ligera acidez del azúcar morena y sus impurezas. El fudge también "madura" con el almacenamiento con una tapa hermética apropiada, esta lo vuelve más suave y aterciopelado después de 24 horas de almacenamiento. Tamaños de cristal son deseable no solo por la sensación de textura, sino porque también previenen la migración de grasa y agua a la superficie del caramelo.

NOTAS IMPORTANTES

Los ácidos débiles usados en la preparación de alimentos, como son el jugo de limón, vinagre, jugos de frutas o el cremor tártaro, todos causan la inversión de sacarosa. Si el jarabe es calentado suavemente por largo tiempo, más inversión toma lugar que si el calentamiento es hecho rápidamente. La hidrólisis también puede ocurrir durante el almacenamiento. La extensión de la hidrólisis dependerá de la cantidad de ácido presente, y el tiempo y temperatura de almacenamiento. El azúcar invertido no cristaliza.

Una de las aplicaciones de inversión de sacarosa es la adición de la enzima invertasa al fondant antes de cubrirlo con una capa de chocolate. La invertasa es añadida al fondant antes de encerrarlo en una cubierta de chocolate.

Agentes tensoactivos tales como monoesteres del glicerol, lecitina y polialcoholes también influyen en las propiedades de los dulces.

En la elaboración de caramelos, al calentar a altas temperaturas, la concentración incrementa, por tanto aumenta la viscosidad de la masa, impidiendo la cristalización.

Los caramelos deben manejarse o agitarse lo menos posible después de que se detiene la ebullición, para prevenir la cristalización.

En cuanto al uso de leche en la elaboración de caramelos se sabe que altas cantidades de leche producen un sabor característico. Un calentamiento lento desarrolla más el color café y el sabor que calentamientos rápidos. El color viene del compuesto lactosa-proteína y la caramelización de la lactosa con altas temperaturas y largos calentamientos. Si toda la leche es añadida cuando se calienta inicialmente, la leche puede "cortarse". Si la mayor parte de la leche es añadida lentamente después de que el jarabe esta espeso, raramente se "corta". La proteína de la leche tiende a prevenir la cristalización, incrementa la viscosidad pero disminuye la elasticidad.

Los factores que afectan el almacenamiento de dulces son: humedad, temperatura, ingredientes y tipo de empaque. El alto contenido de azúcar en los caramelos tienden a hacerlo muy higroscópicos. El agua puede difundirse por la superficie formando una solución saturada de azúcar. La liberación de agua disminuye la viscosidad del azúcar amorfo, promoviendo la cementación y aumentando la velocidad de cristalización.

La Sucralosa no carameliza pues no es monosacarido, tiene átomos de cloro que sustituyen a grupos OH.