Modificacin Qumica de los Alimentos
Curso 2015-16
MODIFICACIN QUMICA DE LOS ALIMENTOS
Profesora: Mara del Mar RamosEdificio Departamental I, despacho 240
Modificacin Qumica de los Alimentos
MODIFICACIN QUMICA DE LOS ALIMENTOS
Tema 1. Introduccin Alteraciones de los alimentos durante suelaboracin y envasado. Generalidades.
Tema 2. Pardeamiento
enzimtico
Sustratos fenlicos y enzimas. Mecanismo de las
reacciones de pardeamiento enzimtico. Factores
que inciden en el proceso. Tratamientos de
prevencin del pardeamiento enzimtico.
Tema 3. Pardeamiento
no enzimtico
Sustratos del pardeamiento no enzimtico. Esquema
general de las reacciones de pardeamiento no
enzimtico y mecanismos bajo los que se desarrolla.
Rutas de degradacin de las cetosaminas.
Degradacin aerobia y anaerobia del cido
ascrbico. Factores que inciden en los procesos de
pardeamiento no enzimtico. Prevencin de esta
alteracin.
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Tema 4. Alteraciones
de los lpidos
Hidrlisis y oxidacin enzimtica de los aceites.
Enranciamiento qumico. Reacciones de
iniciacin, propagacin y paralizacin. Productos
finales del enranciamiento. Factores que afectan
a las alteraciones de los lpidos. Prevencin de
alteraciones en los lpidos.
Tema 5. Alteraciones
de las protenas
Desnaturalizacin. Coagulacin y gelificacin.
Efecto de los procesos tecnolgicos sobre la
fraccin proteica de los alimentos. Tratamientos
qumicos. Tratamientos trmicos. Procesos de
deshidratacin. Radiaciones
Tema 6. Alteraciones
en las vitaminas
Estabilidad y formas de degradacin
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TEMA 1: INTRODUCCIN
Alteraciones de los alimentos durante su
elaboracin y envasado. Generalidades.
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TEMA 1: INTRODUCCIN
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La degradacin de los alimentos es unproceso espontneo impulsado pordiferentes fuerzas biolgicas que conducena:
Degradacin de los constituyentesinicialesDegradacin de los tejidosAparicin de sustancias indeseables otxicasProliferacin de microorganismos
GENERALIDADES
Ahora se conoce que el deterioro de los alimentos es un problemamultifactorial , en el que no solo estn envueltos problemas de tipohiginico (sanitarios). En principio el deterioro se ha asociado a losresultados de la accin de microorganismos capaces de generarolores o sabores ptridos o al menos anmalos en los alimentos oafectar su apariencia.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Por ejemplo la aparicin de moho en el pan o el queso.
La manifestacin del deterioro de los alimentos ocurre de unaforma u otra segn el tipo de cambios que intervengan:
1. Cambios qumicos no microbianos: producidos porconstituyentes del propio alimento que se pueden percibir o noexternamente. Pueden ser detectados cambios de color, sabor,olor y de textura.
Los cambios de color, sabor y olor se producen portransformaciones en los componentes mayoritarios de losalimentos:I. se pueden alterar pigmentos originando decorolaciones o
colores extraosII. las reacciones qumicas entre distintos constituyentes de
los alimentos dan lugar a colores y sabores extraos.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Los cambios de textura son consecuencia de ladegradacin de los tejidos de los alimentos o que los hacems vulnerables para el ataque de microorganismosexternos, por lo que es muy importante.
Consecuencia: el valor nutricional del alimento se veafectado seriamente sin que el consumidor lo detecte (porejemplo prdida de vitaminas o aminocidos esenciales).
TEMA 1: INTRODUCCIN
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2. Cambios qumicos microbianos: son los de mayor gravedadporque no solo afectan a las caractersticas organolpticas delos alimentos sino que adems pueden volverlo txico oinfeccioso.En la mayora de los casos la degradacin microbiana esdetectable por el consumidor, pero otras veces se haceindetectable organolpticamente incluso en fases avanzadasdando lugar a infecciones alimentarias (salmonelosis)
TEMA 1: INTRODUCCIN
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TEMA 1: INTRODUCCIN
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Precisamente es la naturaleza orgnica de los alimentos la que haceque stos hace que puedan alterarse.
Adems, debido al carcter estacional y a las distintas procedenciasde los alimentos, lo habitual es que stos se tengan que conservardurante cierto tiempo antes de ser consumidos.
PRODUCTO DAS DE ALMACENAMIENTO
CARNES 1 - 2
PESCADOS 1 - 2
FRUTAS 1 - 7
SEMILLAS 360 o ms
FRUTOS SECOS 360 o ms
La conservacin de los alimentos estan antigua como la historia de la humanidady mucho tuvo que ver en la transformacindel hombre cazador en agricultor.
Desde el punto de vista de su conservacin un alimento puedese considerado como una mezcla ms o menos compleja decuatro constituyentes fundamentales :
1. carbohidratos2. protenas3. grasa4. aguams otros constituyentes minoritarios (vitaminas y
minerales).
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Durante su conservacin, los productos alimenticios experimentanmayores o menores modificaciones, tanto en composicin comoen su calidad. El conocimiento y comprensin de estosmecanismos permite identificar los factores que tienen unainfluencia en su caducidad.La velocidad y carcter de estos procesos de deterioro dependensobre todo de:la composicin del producto yde las condiciones de almacenamiento
TEMA 1: INTRODUCCIN
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MTODOS DE ESTUDIO DE LA QUMICA DE LOS ALIMENTOS
Los qumicos de los alimentos se preocupan:
1. de identificar los determinantes moleculares de las propiedades de losalimentos,
2. de la reactividad qumica de los mismos y3. de cmo aplicar eficazmente estos conocimientos para mejorar la
formulacin, el procesado y la estabilidad durante el almacenamiento de losalimentos.
ltimo objetivo es establecer las relaciones de causa-efecto y deestructura-funcin entre las diversas clases de componentes qumicos
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Alimento alterado es "todo alimento que durante su obtencin,preparacin, manipulacin, transporte, almacenamiento otenencia, y por causas no provocadas deliberadamente sufrevariaciones en sus caracteres organolpticos, composicin qumicao del valor nutritivo de tal forma que la aptitud para el consumoqueda anulada o disminuida, aunque permanezca inocuo"
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Los consumidores demandamos alimentos con una calidad cada vez mayor
y esperamos que esa calidad se mantenga durante el periodo entre su
adquisicin y su consumo.
En nuestra vida cotidiana, se escucha con frecuencia decir que un alimento se
ha alterado o deteriorado.
En un sentido amplio, alteracin es cualquier cambio en un alimento que leconvierte en inaceptable para el consumidor, ya sea por cuestiones relacionadas
con la calidad o con la seguridad.
El termino vida til se define como el tiempo en el que un alimento conservadoen unas condiciones determinadas rene tres condiciones:
1) es seguro;
2) mantiene unas caractersticas
qumicas, fsicas, microbiolgicas y sensoriales adecuadas;
3) cumple las especificaciones nutricionales declaradas en su etiquetado.
ESTABLES O NO PERECEDEROS(azcar, harina.)
SEMIPERECEDEROS(manzanas, patatas, nueces)
PERECEDEROS
TEMA 1: INTRODUCCIN
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TEMA 1: INTRODUCCIN
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Como se desprende de la definicin, un alimento alterado puede ser inocuo
pero no apto para el consumo. Por el contrario, tambin puede suceder que un
alimento con unas propiedades sensoriales y nutricionales adecuadas
represente un riesgo para la salud publica
Las causas responsables de la alteracin de los alimentos sepueden clasificar en:
Causas fsicas: aparecen durante la manipulacin,almacenamiento y conservacin del producto. En general noperjudican a la comestibilidad del alimento pero si a su valorcomercial.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Causas qumicas: son ms graves que las anteriores y engeneral afectan a la comestibilidad del alimento. Por ejemplo:enranciamiento, pardeamiento.
Causas biolgicas: son las ms importantes yson causadas por enzimas propias del alimento,a parsitos (roedores, insectos) y amicroorganismos, que son las ms graves.
Generalmente actan simultneamente todas estas causas en el deterioro de losalimentos y lo hacen adems de diferente forma en funcin de factores externos oambientales
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Por ejemplo, las bacterias, los mohos, los insectos y la luzpueden actuar simultneamente para deteriorar un alimentoen un almacn.
Igualmente, el calor, la humedad y el aire afectan tanto alcrecimiento y actividad de los microorganismos como a laactividad qumica de las enzimas propias del alimento encuestin.
En consecuencia, las condiciones en las que se manipulan,procesan y almacenan los alimentos resultan criticas para suvida til.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Los factores que influyen en la velocidad y grado de alteracin deun alimento se suelen clasificar en intrnsecos y extrnsecos.
1. Los intrnsecos se refieren a las propias caractersticas delproducto y estn influenciados por el tipo y calidad de lasmaterias primas, la formulacin y la estructura del producto.
Entre ellos cabe citar la actividad de agua, el pH, el potencial redox,el oxgeno disponible, los nutrientes, la microbiota natural, losenzimas, los aditivos, etc.
2. Los factores extrnsecos son aquellos a los que se expone elalimento segn avanza por la cadena alimentaria: tratamientostrmicos, temperatura durante el almacenamiento y ladistribucin, presin, exposicin a la luz, tipo de atmosfera,contaminaciones microbianas
TEMA 1: INTRODUCCIN
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AGENTES FSICOS o medioambientales: son factoresgeneralmente los atmosfricos.
La temperatura, tanto alta como bajaEl grado de humedad del ambienteEl aire, especialmente el oxgenoLa luz
Y junto a todas ellas el tiempo, ya que todas la causasde degradacin de los alimentos progresa con el pasodel tiempo
TEMA 1: INTRODUCCIN
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LA TEMPERATURA
El frio o el calor no controlados pueden causar laalteracin de los alimentos.
Cada 10oC de aumento de la temperatura duplica lavelocidad de las reacciones qumicas en los alimentostanto si son de origen enzimtico como si no.
El calor excesivo desnaturaliza las protenas, destruyevitaminas y reseca el alimento.
El frio cambia la textura de los alimentos, rompeemulsiones, separa las grasas, etc.
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LA HUMEDAD (AGUA)
El agua es un componente muy importante de muchosalimentos ya que, no solo ofrece un medio para reaccionesqumicas y bioqumicas, sino que tambin participa en ellas.
Adems, el agua representa un factor critico para el crecimiento
microbiano.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Producto Cambio Mecanismo de deterioroVerduras frescas Marchitado Perdida de humedadFrutas frescas Aspecto seco y poco atractivo Perdida de humedadEnsaladas aliadas Cambios en la textura Migracion de humedad Galletas y cereales Reblandecimiento Ganancia de humedadCaramelos Se hacen pegajosos Ganancia de humedadAlimentos en polvo Apelmazamiento Ganancia de humedadCarne congelada Quemaduras por frio Transferencia de vapor
de agua
Cambios en la calidad de algunos alimentos debidos a la transferencia de humedad y/o vapor de agua
TEMA 1: INTRODUCCIN
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La presencia de agua afecta notablemente a las propiedadessensoriales de los alimentos, que pueden verse alteradas cuandose produce una transferencia de humedad o vapor de agua entre elambiente y el alimento o entre los propios ingredientes de unmismo alimento.
EL AIRE (OXGENO)
El oxgeno que posee el aire da lugar a una serie dereacciones qumicas en productos crnicos sobre todo.Son reacciones de oxigenacin (la mioglobina y lahemoglobina fijan el O2 y aumenta el color rojo de lacarne) y de oxidacin (el hierro de la hemoglobina seoxida y origina el color marrn).
El oxgeno interviene tambin en la oxidacin de lasgrasas; destruye vitaminas e interviene el las reaccionesmetablicas de los alimentos vegetales originandooxidacin y por tanto oscurecimiento de los mismos.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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LA LUZ
Es la responsable de la destruccin de algunas vitaminas yadems altera el color de muchos alimentos.
Todos estos factores actan, la mayora de las veces, deforma simultnea, o bien la accin de uno de ellosdesencadena la accin del resto.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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TEMA 1: INTRODUCCIN
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AGENTES QUMICOS: Actividad biolgica propia delalimento y de los procesos qumicos del entorno(cambios qumicos o bioqumicos).
A excepcin de las fermentaciones intencionadas o dela maduracin de la fruta despus de su recoleccin, lamayora de los cambios qumicos y bioqumicos queocurren en los alimentos son indeseables y, enconsecuencia, afectan a su calidad y/o seguridad.
Los cambios qumicos ms relevantes son:
Pardeamiento enzimtico Pardeamiento no enzimtico Oxidacin de lpidos Desnaturalizacin de protenas Hidrlisis de polisacridos y lpidos Degradacin de vitaminas y pigmentos
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Se trata de una alteracin debida a la oxidacin enzimtica de loscompuestos fenlicos, catalizado por la enzima polifenoloxidasa ofenolasa que se da preferentemente en algunas frutas, verduras,hortalizas y setas (manzanas peladas, pltanos, lechuga, champinlaminado).En ciertos alimentos, como las uvas pasas o las hojas de tefermentadas, este pardeamiento es deseable ya que puede mejorarsus propiedades sensoriales.
PARDEAMIENTO ENZIMTICO
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Consta de una serie de reacciones muy complejas que sedan en determinadas condiciones bajo las cualesdeterminados azcares reaccionan con las protenas delos alimentos. Se originan unos pigmentos de color oscuroque modifican el color y el sabor de los alimentos deforma deseable (asados, tostados) o indeseable(almacenamiento).
PARDEAMIENTO NO ENZIMTICO
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Las grasas sufren reacciones de deterioro que reducen elvalor nutritivo del alimento y adems forman compuestosvoltiles que generan olores y sabores desagradables.Esto es debido a que los cidos grasos insaturados queforman parte de las grasas, son propensos a oxidarse bajodeterminadas circunstancias.Estas reacciones de oxidacin se conocen conenranciamiento de las grasas.
OXIDACIN DE LAS GRASAS
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Consiste en la divisin de las molculas en presencia deagua, un proceso que pueden afectar a la caducidad dealgunos alimentos. Por ejemplo, el aspartano es unedulcorante de gran intensidad utilizado en los refrescoslight y otros productos bajos en caloras. En condicionesadecuadas de temperatura y pH se hidroliza, lo que haceque el producto sea cada vez menos dulce. Esta prdidade dulzor puede ser un factor limitante de la caducidad.
HIDRLISIS
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Las vitaminas son un grupo heterogneo de sustancias,sin un mecanismo de destruccin comn. En cualquiercaso, diversas vitaminas son sensibles al oxigeno y a la luz.
OXIDACIN DE LAS VITAMINAS
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Con el aumento del uso de vitaminasaadidas en muchos alimentos, como loscereales de desayuno, los productoressuelen aadir una concentracin superiorde cada una de las vitaminas que constanen la etiqueta para compensar sudegradacin a lo largo de la vida til.
TIPOS DE REACCIN EJEMPLOS
Pardeamiento no enzimtico Alimentos horneados, secos y dehumedad intermedia
Pardeamiento enzimtico Frutas y algunas hortalizas cortadas
Oxidacin Lpidos (flavores extraos),degradacin de vitaminas, protenas
(prdida del valor nutritivo)
Hidrlisis Lpidos, protenas, vitaminas,carbohidratos
Reacciones qumicas y bioqumicas que implican deterioro de lacalidad o de la seguridad de los alimentos
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Interacciones metlicas Formacin de complejos, prdidade Mg de la clorofila, oxidacin
cataltica
Isomerizacin lipdica Isomerizacin cis-trans
Ciclacin lipdica cidos grasos monocclicos
Oxidacin-polimerizacin
lipdica
Formacin de espuma en la fritura
Formacin de enlaces
cruzados proteicos
Prdida del valor nutritivo en el
procesado alcalino
Sntesis y degradacin de
polisacridos
En los productos vegetales post-
cosecha
Cambios glucolticos Tejidos animales post-mortem
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Relaciones de causa-efecto en la alteracin de los alimentos
FENMENO RESPONSABLE
PRIMARIO
FENMENO SECUNDARIO ATRIBUTO AFECTADO
Hidrlisis lipdica Los cidos grasosreaccionan con las
protenas
Textura, flavor, valor
nutritivo
Hidrlisis de
polisacridos
Los azcares reaccionan
con las protenas
Textura, flavor, valor
nutritivo
Oxidacin lipdica Los productos de laoxidacin reaccionan
con otros componentes
Textura, flavor, valor
nutritivo. Pueden
generar productos
txicos
Daos de la fruta Se rompen las clulas, seliberan enzimas, oxgeno
accesible
Textura, flavor, valor
nutritivo
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Calentamiento de
productos
hortcolas
Paredes y membranas
celulares se
desintegran, se liberan
cidos, se inactivan
enzimas
Textura, flavor, valor
nutritivo
Calentamiento del
tejido muscular
Las protenas se
desnaturalizan y se
agregan, las enzimas se
desactivan
Textura, flavor, valor
nutritivo
Conversin cis-trans
de los lpidos
Se favorece la
polimerizacin durante
la fritura
Excesiva formacin de
espuma, solidificacin
del aceite de fritura
TEMA 1: INTRODUCCIN
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LIPIDOS
CARBOHIDRATOS
PROTENAS
O2 , calor
catalizadores
perxidos
Carbonilos reactivos
Pigmentos, vitaminas y flavores
Protenasoxidadas
Protenas
Flavores extraosColores anmalosPrdida del valor nutritivoPrdida de textura
calor
Reactividad pendiente de la actividad del agua y de la temperatura
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ATRIBUTO CAMBIO
Textura Prdida de solubilidad, prdida dela capacidad de retencin de agua,
endurecimiento, ablandamiento
Flavor Desarrollo de rancidez, sabor acocinado o a caramelo, otros
flavores extraos o agradables
Color Oscurecimiento, blanqueado,desarrollo de colores agradables
Seguridad Desarrollo de sustancias txicas,produccin de sustancias
protectoras de la salud
Cambios que pueden ocurrir durante la manipulacin, procesado yalmacenamiento de alimentos
TEMA 1: INTRODUCCIN
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Conocidos los atributos de los alimentos de grancalidad y seguros, las reacciones qumicas mssignificativas implicadas en el deterioro de losalimentos y las relaciones entre unos y otras, sepueden aplicar esos conocimientos a lassituaciones que se encuentran durante elalmacenamiento y procesado de los alimentos.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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SEGURIDADpreservacin de la calidad higinica sanitaria delos productos, sin perder de vista la preservacindel valor nutricional o de la calidad sensorial delos alimentos.
EVITAR LA ALTERACIN
MTODOS FSICOScalentamiento deshidratacin
irradiacin o congelacin
MTODOS QUMICOSque causen la muerte
de los microrganismos o
que eviten su crecimiento
TEMA 1: INTRODUCCIN
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De las variables que hay que tener en cuentadurante el almacenamiento y procesado de losalimentos, tal vez las ms importantes sean:
I. la temperatura,II. el tiempo,III. la atmsferaIV. la presencia de luz yV. el pH
TEMA 1: INTRODUCCIN
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TEMPERATURA: la ms importante por su graninfluencia en todo tipo de reacciones qumicas. Elefecto de la temperatura en una reaccin puededeterminarse con la ecuacin de Arrhenius.
TIEMPO: durante el almacenamiento de unproducto alimenticio se necesita saber el tiempoque se mantendr con un nivel de calidadespecfico.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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ATMSFERA: el aire y el oxgeno ejercen efectosdestructores sobre las vitaminas (especialmentelas vitaminas A y D); sobre los colores, sabores delos alimentos (carnes p.ej.); sobre el desarrollo delos microorganismos, en la oxidacin de las grasasetc.
LUZ: la luz es la responsable de la destruccin dealgunas vitaminas (particularmente la riboflavina,la vitamina A y la vitamina C). Adems puededeteriorar el color de muchos alimentos.
TEMA 1: INTRODUCCIN
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pH: es un factor que puede ralentizar o inclusodetener algunas de las reacciones qumicas msimportantes del deterioro de los alimentos.Incluso puede detener el crecimiento de losmicroorganismos.Por tanto ser un factor muy importante a teneren cuenta.
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