Tema 2 propiedades macro moleculas ata

Tema 2: Macromoléculas en los AlimentosDpt. Ingeniería Química

Ampliación de Tecnología de los AlimentosIngeniero Químico

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Tema 2

Macromoléculas en los alimentos.

OBJETIVOS:

• Conocer las clases de macromoléculas más importantes que se encuentran en los alimentos.

• Importancia nutricional de las macromoléculas.

• Propiedades de las macromoléculas de los alimentos especialmente respecto a su papel en las características de los alimentos.

• Papel de las macromoléculas en el procesado industrial de alimentos, definición de las propiedades funcionales.

• Definición de alimentos funcionales y papel de las macromoléculas en los alimentos funcionales.



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Índice del tema

1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................. 3 2 CLASIFICACIÓN DE LAS MACROMOLÉCULAS.................................................................................. 3

2.1 Proteínas .............................................................................................................................. 4 2.1.1 Péptidos, oligopéptidos y aminoácidos libres................................................................................. 4 2.1.2 Proteínas globulares ........................................................................................................................ 4 2.1.3 Proteínas fibrosas ............................................................................................................................ 6

2.2 Lípidos.................................................................................................................................. 6 2.2.1 Grasas (triacilgliceroles) ................................................................................................................. 7 2.2.2 Gliceroles, fosfolípidos y otras grasas polares ................................................................................ 7 2.2.3 Ácidos grasos libres ........................................................................................................................ 8 2.2.4 Esteroles.......................................................................................................................................... 8 2.2.5 Pigmentos........................................................................................................................................ 9 2.2.6 Otros (lactonas, metilcetonas, aldehidos, esteres). ........................................................................ 10

2.3 Hidratos de carbono y fibra............................................................................................... 10 2.3.1 Azúcares (mono y disacáridos) ..................................................................................................... 11 2.3.2 Fibra soluble y fibra insoluble....................................................................................................... 12 2.3.3 Polisacáridos (almidones, pectina, glucanos y fructanos) ............................................................. 12 2.3.4 Otros polímeros............................................................................................................................. 14

3 PROPIEDADES FUNCIONALES ....................................................................................................... 14 3.1 Proteínas ............................................................................................................................ 14 3.2 Lípidos................................................................................................................................ 15 3.3 Hidratos de carbono, fibra soluble y cruda. ...................................................................... 16

4 ALIMENTOS FUNCIONALES Y NEUTRACÉTICOS. ........................................................................... 17



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1 Introducción

Aunque se puede definir “macromolécula” estrictamente en base a su peso molecular (tamaño) la distinción entre lo que llamamos macromoléculas y lo que no lo son se realiza porque las propiedades de éstas vienen influenciadas en gran medida por sus relaciones estructurales, y no solo por sus propiedades químicas o por los elementos que la componen.

Así, en general, consideramos que una proteína como la mioglobina es una macromolécula no solo por su gran tamaño y peso molecular, sino porque sus propiedades van mucho mas allá del mero conjunto de aminoácidos que las constituyen. Así otra proteína, como el colágeno, tiene una naturaleza similar pero propiedades muy distintas que les confieren papeles muy diferentes tanto en los organismos de los que proviene como en su aplicación a la tecnología de los alimentos.

Las macromoléculas en el alimento hacen cosas como dar color (mioglobina, carotemoides,…), textura (gelatina, colágeno, …) retener agua, emulsionar, etc.,… y muchas de ellas tiene valor nutritivo de nutriente esencial o aportan beneficios a la salud (fitoesteroles que bajan el colesterol, oligosacáridos “efecto bífidus” o ácidos grasos w-3)

Por tanto, debemos conocer las propiedades de estas macromoléculas para aprovechar su potencial y no destruirlas durante el procesado o, simplemente, para conocer el fundamento de los procesos de producción de alimentos en los que intervienen estas macromoléculas y ser capaces de entenderlos mejor.

Proteínas globulares y fibrosas

2 Clasificación de las macromoléculas

Como ya se ha comentado, las macromoléculas tienen naturalezas diferentes que determinan sus propiedades y su valor nutritivo y funcional. El poder nutricional de las macromoléculas de los alimentos está relacionado con su composición básica. Por ejemplo, en una proteína, esta viene dada por su composición en aminoácidos y es independiente de otras consideraciones estructurales. Sin embargo, existen otras propiedades denominadas “funcionales” que influyen en el aspecto, textura color, etc… de los alimentos y que vienen dados por las propiedades que derivan de la supraestructura de estas macromoléculas.

En los siguiente epígrafes repasaremos los tipos de macromoléculas que podemos encontrar en los alimentos haciendo una clasificación detallada, y a continuación definiremos las propiedades funcionales y veremos cómo se relacionan con los principales tipos de macromoléculas.



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Para clasificar las macromoléculas que se encuentran en los alimentos, lo mejor es atender al análisis de principios fundamentales explicado en el tema anterior.

2.1 Proteínas

Hemos visto en el tema anterior, se caracterizan por contener nitrógeno. También recordará que las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos. La composición o secuencia de aminoácidos (estructura primaria) determina las relaciones estructurales de la molécula dando lugar a tipos de proteínas muy diferentes.

Como recordará de otros temas, las cadenas de las proteínas tienden a replegarse sobre sí mismas como resultado de interacciones electrostáticas en las que entran en juego la hidrofobicidad de zonas de las cadenas e interacciones entre grupos polares de la misma cadena por interacciones de Van der Vaals o mediadas por agua (puentes de hidrógeno).

Por otra parte, y debido a los diferentes grupos funcionales de los aminoácidos, las proteínas pueden tener carácter ácido, básico o neutro, o incluso puede variar en diferentes partes de la cadena.

Cuestión: Clasifique los aminoácidos en polares y apolares, y también en ácidos y alcalinos.

Como resultado, las proteínas son macromoléculas mayoritariamente solubles en agua, con una gran variedad de comportamientos que dependen de

• Su composición en aminoácidos

• Longitud de la cadena

• Tipo de replegamiento o estructuración de la cadena.

Las tres cosas están interrelacionadas, como se ve en la siguiente clasificación.

2.1.1 Péptidos, oligopéptidos y aminoácidos libres

Los péptidos y oligopeptidos son cadenas de aminoácidos de longitud corta hasta muy corta, que puede tener desde algunos hasta unos cientos de restos de aminoácidos hasta unas pocas unidades.

Proceden en su mayoría de procesos de degradación de proteínas. Son el producto de los procesos de hidrólisis enzimática, aunque existen algunos en los organismos que sirven como alimento. Ejemplos de estas sustancias son la insulina y el glucagón, hormonas con un importante efecto regulatorio en el metabolismo de los

Tienen un peso molecular muy inferior a la media de las proteínas y pueden tener efectos mucho más intensos que estas, a igualdad de peso, sobre algunas propiedades funcionales.

Estas sustancias aparecen típicamente en el curso de las fermentaciones como las que tiene lugar en la fabricación del yogur o durante el curado de los quesos. Durante la maduración de quesos muy curados, como el parmesano, se producen una gran cantidad de productos de lisis de las proteínas entre los que se encuentran incluso aminoácidos libres.

2.1.2 Proteínas globulares

Son macromoléculas de naturaleza proteica (aminoácidos) que pueden alcanzar un gran tamaño (hasta millones de daltons) y que se caracterizan por tener una estructura replegada sobre sí misma, lo que en ocasiones da una forma redondeada o esferoidal, de ahí que se les denomine globulinas.



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La forma de las proteínas globulares se mantiene gracias a las asociaciones intracatenarias entre grupos con diferente carga y afinidad por el agua. Son muy hidrofílicas y en su inmensa mayoría son solubles, mientras mantengas su estructura terciaria y cuaternaria.

Albúmina del suero

Las proteínas globulares desempeñan una variedad de papeles fisiológicos que tienen sus consecuencias en las aplicaciones tecnológicas a las que se puede destinar. En general se puede decir que son solubles, tienen una elevada capacidad de retención de agua y desempeñan una importante función de regulación osmótica, tanto en vivo como en los alimentos.

Por otra parte, ante cambios en el entorno como modificaciones de la fuerza iónica, pH o elevación de la temperatura, las proteínas globulares pueden perder sus estructuras terciaria y cuaternaria, produciéndose un despliegue de la cadena que acarrea profundos cambios en la reología del sistema alimentario que las contenga.

La proteínas globulares, por su solubilidad y por tener diferentes polaridades en diferentes partes de la cadena, tienen también una elevada capacidad de emulsionar.

La albúmina de huevo es un buen estabilizador de emulsiones G-L

También hay que decir que muchas proteínas globulares son enzimas o proteínas de transporte. Las enzimas tienen propiedades catalíticas que les permiten llevar a cabo una variedad de reacciones químicas. Otras son proteínas de transporte, como la mioglobina o hemoglobina, que transportan oxígeno, mientras que otras participan en diferentes cadenas de transporte, como los citocromos de la cadena respiratoria.

Cuestión: Enumere las características más relevantes de las proteínas globulares y su importancia en el procesado de los alimentos.



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2.1.3 Proteínas fibrosas

Contrariamente a lo que ocurre con las proteínas globulares, existe otra familia de proteínas que adoptan una conformación en forma de haces rectos con diversos grados de entrecruzamiento. Esta familia de proteínas tiene un función fundamentalmente estructural, de alguna forma la contraria a la de las proteína globulares.

El colágeno es una fibra compuesta por una triple hélice de cadenas de aminoácidos

El ejemplo más importante de estas proteínas es el colágeno, proteína constituida por una triple hélice de cadenas polipeptídicas, de gran resistencia estructural y que constituye la parte fundamental de los tejidos de sostén animales.

Otro ejemplo de proteína fibrosa es la elastina, aunque se diferencia del colágeno en la capacidad de deformarse ante un esfuerzo y volver a su forma original al cesar éste.

Al contrario que las proteínas globulares, las fibrosas no son solubles en agua en su estado nativo, aunque sí se pueden solubilizar como resultado de tratamientos desnaturalizantes (productos como la gelatina y la cola son el resultado de estos procesos).

La proteínas fibrosas tampoco tienen un importante efecto osmótico, aunque si pueden afectar muy profundamente la reología de los alimentos que las contienen cuando son tratados de la forma correcta. Especialmente importante a este respecto son las propiedades de los geles de colágeno de licuarse con la temperatura y volver a solidificarse al enfriarse, ya que es el fundamento de la fabricación de algunos artículos alimentarios denominados gelificados (entre los que se encuentran muses y natillas, por mencionar algunos).

Cuestión: Enumere las propiedades de las proteínas fibrosas y contrapóngalas con las propiedades de las proteínas globulares.

Dependiendo de sus características, las diferentes proteínas confieren a los alimentos diferentes propiedades funcionales tal y como se expone en el epígrafe posterior.

2.2 Lípidos

Los lípidos son una clase de sustancias muy diversas en la que entran a formar parte sustancias de muy diferente naturaleza física. Las diferentes familias se relacionan a continuación, junto con sus principales características.



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2.2.1 Grasas (triacilgliceroles)

Son los triesteres del trialcohol glicerol (glicerina) con ácidos grasos. Los triacilgliceroles son sustancias bastante apolares, tanto más cuanto mas larga sea la cadena de los ácidos grasos que los componen.

Su principal característica química es la relativa facilidad con la que puede romperse el enlace éster, con lo que se liberan la glicerina, ácidos grasos y, acaso, mono y diacilgliceroles. La rotura de este enlace puede ocurrir por catálisis ácida (hidrólisis), alcalina (saponificación), térmica o enzimática.

2.2.2 Gliceroles, fosfolípidos y otras grasas polares

La esterificación parcial del glicerol, en el que pueden quedar uno o dos OH libres, da origen a una nueva familia de compuestos grasos con cierta polaridad debida a la capacidad de los OH de interaccionar con el agua y con otras sustancia polares.

La importancia de estos compuestos radica en que su naturaleza bipolar les permite interactuar en la interfases de mezclas inmiscibles estabilizándolas.

Los OH libres de los mono y diacilglicéridos pueden reaccinar con otras sustancias y a menudo se encuentran sustituidos por grupos aún más polares que el propio OH como pueden ser grupos sulfato, aminas y, el más importante, fosfato, dando origen a los fosfolípidos.

Los fosfolípidos tienen una gran diferencia de polaridad entre las diferentes zonas de la molécula porque a menudo, el grupo fosfato se encuentra ionizado.

Los fosfolípidos tienen una gran relevancia alimentaria ya que actuan muy a menudo como

estabilizadores de emulsiones. La yema de huevo es un buen estabilizador por ejemplo en la payonesa porque tiene un elevado contenido en grasa fosforada.

Por otra parte, sólo comentar que se forman muchos derivados de estos lípidos a partir de moléculas como la, colina y la esfingosina. En estos derivados grasos semipolares, también pueden intervenir azúcares. Un ejemplo de extraordinaria importancia en alimentación es la lecitina



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2.2.3 Ácidos grasos libres

Aunque algunos ácidos grasos tienen una polaridad lo suficientemente elevada como para poder disolverse en agua en condiciones alcalinas, se consideran lípidos por formar parte de las grasas y extraerse como parte de estas en disolventes apolares.

Los ácidos grasos libres existen en los organismos en muy pequeña proporción, y aparecen en los alimentos como resultado de condiciones agresivas de procesamiento o por ataques microbianos. Los ácidos grasos libres son indeseables porque son ligeramente tóxicos y considerablemente irritantes.

Los ácidos grasos se clasifican atendiendo a la longitud de su cadena y al número de insaturaciones que ésta contiene. Los ácidos grasos de interés alimentario tienen siempre una longitud de cadena par.

Cuestión: Recopile información sobre los ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados más distribuidos entre los alimentos.

2.2.4 Esteroles

Son un importante subgrupo de los esteroides. Los esteroides son lípidos derivados del

esterano , siendo el colesterol el más conocido entre los esteroides:

El colesterol supone un grave problema de salud pública que, al parecer, puede ser paliado en

ciertos casos con el uso de sustancias similares como son los esteroles, de ahí su importancia actual en la industria agroalimentaria.

Los esteroles son esteroides insaturados que conservan la mator parte del esqueleto de coclopentanoperhidrofenantreno y el grupo hidroxilo en la posición 3 y tienen una cadena de 8 o más átomos de carbono colgando de la posición 17 (ver el ejemplo del fucosterol) que cuelga una cadena



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Son lípidos insaponificables y se puede decir, expresandolo en términos sencillos, que son

importantes porque parecen mimetizar en el cuerpo humano algunos de los efectos del colesterol sin sus consecuencias perjudiciales, por lo que se incorporan a algunos alimentos funcionales.

2.2.5 Pigmentos

Son una amplia familia de naturaleza muy diversa, muy distribuida especialmente en el reino vegetal. Son especialmente importantes los carotenoides, las clorofilas y los antocianos.

Los carotenoides son una familia de pigmentos cuya estructura se muestra continuación.

Pese a su similitud estructural, tienen poderes antioxidantes y papeles fisiológicos en el cuerpo

humano muy diferentes unos de otros. El papel de los carotenoides en la salud humana ha sido puesto de manifiesto reiteradamente y es aún hoy dia motovo de estudio. Es posible que en un futuro próximo algunos carotenoides sean incluidos en la lista de nutrientes esenciales.

Cuestión: Sabría definir “nutriente esencial”.

Los antocianos (o antocianósidos) son una familia de compuestos con la siguiente estructura general



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Aparecen en diversas frutas, como grosellas, moras y frambuesas (por mencionar algunas) a

las que confieren sus colores característicos. Está demostrada su acción protectora sobre las paredes de los vasos sanguíneos, así como sus propiedades antioxidantes. Son, por tanto, un importante elemento nutritivo en los alimentos que los contienen.

Finalmente podemos mencionar las clorofilas, pigmentos fotosintéticos captadores de luz omnipresentes en todos los vegetales. A diferencia de los anteriores no presentan un valor nutritivo especial, aunque son importantes por el color que le confieren a los alimentos. Desafortunadamente, las clorofilas se degradan muy fácilmente durante el procesado de los alimentos, sobre todo ante la aplicación del color, dando productos de color pardo o marrón desagradable, por lo que a menudo son sustituidos por colorantes artificiales.

2.2.6 Otros (lactonas, metilcetonas, aldehidos, esteres).

Existen muchos otros compuestos que se podrían considerar lípidos, de naturaleza muy diferente a los presentados hasta ahora, que entran a formar parte de los alimentos y les transmiten características organolépticas distintivas. Aunque muchas de ellas no son macromoléculas, han de ser tenidas en cuenta en el diseño de los procesos de alimentos si se desea obtener productos de buena calidad.

Resulta imposible un estudio exhaustivo de estas sustancias por el elevado número en el que aparecen, pero sí conviene destacar su existencia y resaltar que en el desarrollo de cualquier proceo de calidad, deben ser tenidas en cuenta para favorecer su desarrollo o para preservarlas en la medida de lo posible durante el procesado.

Aldehido cinámico (canela)

vainillina

2.3 Hidratos de carbono y fibra

Los hidratos de carbono son una familia de sustancias amplia pero de composición bastante uniforme en el sentido de que todas las sustancias que la integran son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas organizadas en monómeros de composición bien conocida, denominados azúcares, que se unen entre sí mediante enlace glicosidico para dar desde dímeros como la sacarosa hasta polímeros momo el almidón o la celulosa.



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Un polihidroxialdehido y una polihidroxicetona

El enlace glicosídico se da por la reacción de dos grupos OH liberando agua.

Dos monosacaridos unidos por enlace glicosídico

2.3.1 Azúcares (mono y disacáridos)

Son los hidratos de carbono más simple presentes en los alimentos. Los monoracáridos constan de una única molécula de polihidroxialdehido o polihidroxicetona de 5 ó 6 átomos de carbonos (otro número es posible pero poco habitual). En los monosacáridos suele reaccional el OH con el grupo carbonilo dando un hemiacetal interno que le da a la moécula de monosacárido forma de anillo. Este enlace produce un estereocentro que hace que esta reacción interna produzca dos posible isómeros ópticos, lo que amplia la familia de posibles moléculas.

Cuestión: ¿Cuáles son los monosacáridos más habituales en los alimentos?

A continuación se muestran algunos ejemplos.

galactosa,



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Los disacáridos resultan de la unión de dos monosacáridos por enlace glicosídico.

Si el enlace interesa al carbono anomérico de sólo uno de los monosacáridos (enlace monocarbonílico), se origina un azúcar reductor, tal como la lactosa o la maltosa

lactosa maltosa

Por el contrario, si el enlace interesa al los dos carbonos anoméricos (enlace dicarbonílico), se origina un azúcar no reductor como la sacarosa.

2.3.2 Fibra soluble y fibra insoluble.

Hay dos tipos de fibra: soluble e insoluble. La primera atrapa el agua durante la digestión y la vuelve de consistencia gelatinosa, lo cual retarda la digestión y la velocidad de la absorción de los nutrientes desde el estómago y los intestinos. Se puede encontrar en la avena, cebada, nueces, semillas, fríjoles, lentejas, arvejas y algunas frutas y verduras. La segunda se encuentra en alimentos como el salvado de trigo, verduras y granos integrales, que parecen acelerar el paso de los alimentos a través del estómago y de los intestinos, agregándole volumen a las heces.

2.3.3 Polisacáridos (almidones, pectina, glucanos y fructanos)

Son largas cadenas formadas por monosacáridos unidos por enláce glicosídico. Según el tipo de enlace, pueden clasificarse en digeribles y no digeribles.

Entre los POLISACÁRIDOS DIGESTIBLES se encuentra el almidón, polímero de reserva de los y está integrado por dos tipos de polímeros:

• la amilosa, formada por unidades de maltosa, unidas mediante enlaces a(1-4). Presenta estructura helicoidal.

• la amilopectina , formada también por unidades de maltosas unidas mediante enlaces a(1-4), con ramificaciones en posición a(1-6).

Amilosa Amilopectina



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Glucógeno es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músculos. Molécula muy similar a la amilopectina; pero con mayor abundancia de ramificaciones

Glucógeno

Entre los POLISACÁRIDOS NO DIGESTIBLES se encuentran

Celulosa

Es un polímero de glucosa, pero la unión entre las glucosas es la opuesta que en el almidón y no puede ser digerida por las enzimas humanas. Insoluble en agua.

La celulosa está constituída por unidades de b-glucosa, y la peculiaridad del enlace b(beta) hace a la celulosa inatacable por las enzimas digestivas humanas, por ello, este polisacárido no tiene interés alimentario para el hombre.

Hemicelulosa

Es un polisacárido que acompaña a la celulosa en las partes más duras de los vegetales. Abundante en cereales e insoluble en agua. Se distingue porque contiene xilosa como principal azúcar, mezclado con otros monómeros entre los que se encuentran las glucosa, la manosa y el ácido glucurónico.

A diferencia de la celulosa, que tiene una estructura ordenada que da un disposición regular que puede llegar incluso a ser cristalina, la hemicelulosa se encuentra dispuesta al azar y su estructura es amorfa.

Pectina

Sustancia gelificante presente en las frutas, sobre todo manzana y cítricos. Soluble en agua y forma con el agua un gel, es muy utilizado en la industria de la alimentación como aditivo gelificante para mermeladas y en confitería.

Gomas (Goma Arábiga, Goma de Tragacanto, Goma Guar)

Son polisacáridos que tienen propiedades gelificantes, emulsionantes y espesantes, por todo ello son utilizados en la industria alimentaria como aditivos.

Mucílagos (Agar-Agar, Carragenatos y Alginatos)

Son sustancias extraídas de vegetales marinos, es decir, de las algas marinas. Como los anteriores son utilizados por la industria como aditivos alimentarios, también son utilizados para la elaboración de alimentos, como modificadores de la textura.



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2.3.4 Otros polímeros

Los polímeros mencionados han sido modificados profusamente por la industria química para dar sustancias de características controladas en cuanto a retención de agua, viscosidad o sabor. Algunas de estas se estudiarán más adelante.

3 Propiedades funcionales

La expresión “propiedades funcionales” se refiere a la capacidad que tienen algunas sustancias para modificar o ajustar una propiedad física o química de un alimento tal vez como parte de un proceso de elaboración. Una propiedad funcional puede ser la capacidad de modificar la textura o el poder de estabilizar una espuma.

No debe confundirse con la capacidad (pretendida) terapéutica o preventiva de enfermedades que confiere a un alimento la adición de una sustancia dada (como fitoesteroles a margarinas que bajan el colesteros) y que dan origen a los denominados “alimentos funcionales”.

A continuación veremos las propiedades funcionales de los principios inmediatos, que se suman el la elaboración de alimentos, a sus propiedades nutritivas.

3.1 Proteínas

Las proteínas, por su naturaleza, tienen capacidad de retención de agua y son capaces de interactuar entre fases de diferente polaridad. Cuando la molécula de proteína es lineal, de forma natural o porque se ha desnaturalizado, las proteínas pueden variar muy profundamente las propiedades reológicas.

En este sentido, se puede decir que la propiededes funcionales que se puede esperar de las proteínas son:

• viscosidad • capacidad de emulsificación

• retención de agua, • solubilidad

• estabilidad térmica • formación de matriz proteica

• formación de films • viscoelasticidad

• cohesión • adhesión

• gelación • absorción

• absorción de lípidos • pardeamiento

• retención de lípidos • coagulación

• espumado • dispersibilidad

• humectabilidad.

Se puede obtener información sobre la estabilidad térmica de proteínas Por calorimetría diferencial de barrido. EA continuación se muestran las entalpías (�H) y Temperaturas de desnaturalización (Tp) de algunas proteínas.



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Recuerde que la desnaturalización de una proteína es un proceso que ocurre a una temperatura muy precisa y que en la mayoría de las ocasiones cambia el estado del alimento de una forma muy profunda e irreversible.

Los efectos de la desnaturalización son, en general, una pérdida de las propiedades funcionales descritas entre las que destacan la retención de agua y la capacidad de emulsificación (la carne suelta agua al ser cocinada y la mayonesa se destruye al calentar).

Por otra parte, la desnaturalización a veces favorece otros efectos funcionales, como el establecimiento de una matriz tridimensional en la fabricación de flanes, gelificados y productos horneados.

3.2 Lípidos

Al importante papel nutricional que desempeñan las grasas en los alimentos, se suma la funcionalidad que pueden conferir, debido a sus características químicas y estructurales. Una propiedad clave de los lípidos es su relativa insolubilidad en agua, gracias a su larga región no polar. Sin embargo, los lípidos también contienen grupos con una cierta polaridad, como ya se ha dicho.

La combinación de estas características de compuestos simultáneamente polares y no polares, así como los diferentes grados de las mismas que pueden encontrarse, son las que les confieren el amplio rango de propiedades funcionales que poseen y su extraordinario valor.

Algunas de las propiedades funcionales más importantes que confieren las grasas a los alimentos en cuya composición entran son las siguientes:

Flavor: sensación compleja resultado de la percepción conjunta de olor-sabor. Las grasas, especialmente sus componentes minoritarios, son muy importantes para otorgar un sabor matizado y profundo, así como para disolver componentes y transmitir el flavor.

Flavor carrier: Las grasas desempeñan un papel muy importante en la solubilidación, mezcla y transmisión del flavor.

Fusibilidad, punto de fusión: Mientras que otros componentes se disuelven, la grasa es el único que se funde, proporcionando sensaciones particulares en la boca y en el masticado y liberando sabores.

Textura Las grasas son importantes modificadores de la textura, otorgando cremosidad y permanencia. El punto de fusión, el intervalo de fusión y la textura de la grasa tanto en estado sólido como fundido son propiedades que influyen decisivamente en las características de alimentos como los helados.

Formación de estructuras: La capacidad de formar recubrimientos resulta esencial en el funcionamiento de las grasas como “shortening” o limitador de la elasticidad en las masas de harina. Desempeña un papel fundamental en confecciones como el hojaldre o galletas.

Emulsificacion: Algunas grasa, como los fosfolípidos o la lecitina,

Atrapamiento de burbujas de aire: Forman, al solidificarse, espumas sólidas de características organolépticas muy apreciadas.



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Anti-bloom Impiden la aparición de manchas blancas en la superficie del chocolate que aparecen por defectos en la cristalización.

Viscosidad: actúan como agentes espesantes. Su acción se puede modular con la temperatura y variando el grado de insaturación de los ácidos grasos que las componen.

Plasticidad: Otorgan al alimento la capacidad de deformarse sin romperse. Las grasas, en sí, son muy plásticas y pueden ser sometidas a muchas acciones mecánicas sin que se produzca fractura. Su presencia como componente de alimento suaviza las fricciones internas por lubricación de gránulos y superficies que recubre.

Extensibilidad: Adecuadas para la formulación de salsas y “spreads” (untables) debido a que su baja tensión superficial las hace vehículos muy adecuados para estos alimentos.

3.3 Hidratos de carbono, fibra soluble y cruda.

Las propiedades funcionales de esta familia de sustancias derivan de la presencia masiva de grupos hidroxilo que les da una gran capacidad de retención de agua. Las diferencias entre unas y otras sustancias surgen de los diferentes pesos moleculares, de la estructura más o menos ramificada y más o menos ordenada de las diferentes moléculas, y de que sean solubles, como la pectina, o no, como la celulosa.

Las principales propiedades funcionales de los HC son:

Absorción de agua: Debida a la gran cantidad de grupos hidroxilo que tienen. Sin embargo muchos HC absorben poco agua en su estado nativo, por ser cristalino y exponer poca superficie, pero pasan a absorber una gran cantidad cuando se desnaturalizan por la acción del calor y sus cadenas se despliegan. Este proceso, conocido como gelificación de los almidones, es de extremada importancia en el procesado de los alimentos ya que supone un intenso cambio en las propiedades reológicas y una fijación de la estructura del alimento.

Algunos almidones modificados no necesitan pasar por el proceso de gelificación, y tienen una alta capacidad de retención de agua en todo momento.

Emulsificación, estabilización y capacidad espumante: los HC tienen poca eficacia como agentes tensioactivos, y por tanto no actúan en las interfases. Su capacidad estabilizadora se debe a la fijación de la estructura del alimento que impide la coalescencia de las gotículas de grasa o el escape de los gases atrapados.

Gelificación, como ya se ha dicho, la desnaturalización de los almidones provoca intensos cambios en la reología de los alimentos. Un ejemplo es la elaboración de la salsa bechamel o el empleo de harina de maíz como espesante. La propiedad “gelificación” es un concepto cuantitativo que indica cuanto hace variar la reología de un alimento una determinada concentración de agente gelificante comparando el estado anterior y posterior a la gelificación.

Respecto del gelificante, también es importante la temperatura a la que tiene lugar el proceso y el rango en el que ocurre.

Secuestro de iones, Aunque no es exclusivo de los HC, la presencia de hidroxilos permite la complejación y con ello el secuestro de diversos iones minerales, con lo que se evita la precipitación de sales y con ello la alteración de la textura del alimento.

Modificación de las propiedades reológicas: es, probablemente, la propiedad más importante. A diferencia de proteínas y grasas, lo más relevante de los HC, y en concreto de los almidones, es que pueden ser modificados por la adición de grupos funcionales, alteración de la longitud de la cadena, variación del grado de ramificación y cross-linking, para producir una variedad de productos gelificantes o, simplemente modificadores de la viscosidad. Se puede decir que estos productos pueden ser “hechos a medida” para satisfacer cualquier necesidad.



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Una importante aplicación de los almidones es la estabilización de platos preparados congelados, en particular de las salsas. La adición de almidones y su gelificación durante el cocinado favorece el proceso de congelación al impedir la segregación de los componentes por congelación preferente (no deja separarse a los componentes). Por otro lado, también juega un papel muy positivo durante la descongelación, al retener al menos parcialmente, los exhudados que aparecen como consecuencia del inevitable deterioro de las estructuras durante la congelación.

A continuación puede verse el efecto de añadir diversos gelificantes a un proceso de congelación.

4 Alimentos funcionales y neutracéticos.

El objetivo principal de este apartado es dejar clara la diferencia entre “propiedades funcionales”, expuestas en el apartado anterior y qué son los denominados “alimentos funcionales”.

La industria se encuentra desde aproximadamente el último decenio ante lo que podemos considerar un hito en cuanto a las características de su alimentación: los hábitos alimentarios y la producción de alimentos.

En estos últimos años, el concepto de alimento ha transcendido de su definición como mero aporte de “repuestos” al metabolismo para incorporar componentes que pretenden tener una cierta acción terapéutica sobre algunos trastornos (como la hipercolesterolemia, por ejemplo) o un efecto preventivo de enfermedades (prevención del cancer de colon por la fibra)



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Éstos alimentos, formulados con la adición de alguna sustancia con este tipo de efecto, se denominan “alimentos funcionales” aunque también se emplea la palabra “neutracéticos” como fusión entre nutrición y farmaceutico.

El primer paso hacia este tipo de productos puede considerarse que se dio con la adición de vitaminas y otros nutrientes que se hace de rutina en las harinas destinadas a panificación en los paises occidentales, y que fue seguido por la fortificación en vitaminas realizada a zumos y mermeladas, la aportación de fibra o la incorporación de microorganismos beneficiosos para la flora intestinal.

Hoy día se comercializan margarinas con fitoesteroles que anuncian una disminución de la colesterolemia, derivados láctros con ácidos grasos w-3 que mejoran la función cardiaca, yogures que incluyen modificadores de la flora bacteriana, derivados de la soja con acción hormonal y son comunes las leches enriquecidas en calcio y vitaminas.

Estos alimentos gozan de gran aceptación pese a su elevado precio y representan un salto cualitativo en cuanto al valor añadido que agregan como productos de la industria alimentaria en comparación con los tradicionales.

El desarrollo de los alimentos funcionales, exige como todo alimento procesado, la transformación de la materia prima en un producto con características físico-químicas y organolépticas deseables, y con propiedades de salubridad seguras, además de la creación u optimización de su componente funcional. Esto seguramente requerirá del sector industrial un mayor nivel de complejidad y monitorización de su procesamiento.

Cuestión: ¿Le suenan términos como “benecol” “tonalin” “bífidus” u “omega-3”?



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BIBLIOGRAFÍA

JC Cheftel, H Cheftel y P Besançon; Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos. Ed. Acribia (1989).

Primo Yúfera, E.; Química de los alimentos. Ed. Síntesis (1997). Food Chemistry. Fennema O.R. (editor) M. Decker Inc. 1985

CUESTIONES

Cómo actúan las proteínas para estabilizar una emulsión de aceite en agua? Justifique en base a la naturaleza de la molécula proteica.

Qué puede decir del efecto del pH sobre la estabilidad de la una emulsión estabilizada por fosfolípidos?

¿Qué características debe tener una proteína para formar espuma?

¿Qué cambios cree vd que ocurren durante la congelación de una mayonesa?

6 Entre las propiedades de las macromoléculas podemos mencionar la capacidad de formar geles y/o actuar como agentes espesantes. Estas propiedades están relacionadas con el PM y con la estructura de la macromolécula (proteínas y polisacáridos) como también con la concentración.

a) Qué tipo de estructuras presentan las macromoléculas mencionadas?

b) Las propiedades y la estructura de estos biopolímeros se vería modificada por la concentracion?

c) Cómo determinaría las propiedades viscoelásticas de los geles? Indique la metodología utilizada, los parámetros obtenidos y su significado

d) Grafique la variación de los parámetros G’, G" y �* en función de la frecuencia para una solución diluída, una solución semidiluída y un gel de un biopolímero dado

Tema 2 propiedades macro moleculas ata

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