Pardeamiento No Enzimático en Alimentos

• La inocuidad alimentaria, según el Codex Alimentarius, es la garantía de que un alimento no causará daño al consumidor cuando se prepare o ingiera según su uso previsto.
• Un alimento se considera alterado cuando experimenta cambios sustanciales o cualquier modificación que limite su aprovechamiento, lo que implica una carga negativa en su calidad.
• La alteración de un alimento puede manifestarse en sus características organolépticas, facilitando su detección por el consumidor, aunque no siempre sea perceptible.
• La alteración puede o no representar un riesgo para la salud.
• Se define alimento alterado como aquel que, durante su obtención, preparación, manipulación, transporte, almacenamiento o tenencia, y por causas no deliberadas, sufre variaciones en sus características organolépticas, composición química o valor nutritivo, comprometiendo o disminuyendo su aptitud para el consumo, incluso si mantiene su inocuidad.
• El alimento adulterado implica la adición o sustracción intencional de sustancias para modificar su composición, peso o volumen con fines fraudulentos o para encubrir defectos por inferior calidad o alteración.
• A diferencia del simple alimento alterado, la adulteración implica la intención de generar fraude.
• Se considera alimento falsificado aquel que simula ser otro conocido, cuya composición real no coincide con la declarada o anunciada comercialmente, o que induce a error al consumidor.
• La alteración puede afectar la textura, color, olor, sabor y composición química de los alimentos, así como su flora microbiológica.

Agentes Productores de Alteración

• Causantes de diferente naturaleza pueden generar cambios en las características de los alimentos, clasificándose en agentes físicos, químicos o biológicos.
• Los agentes físicos atmosféricos o vinculados a la manipulación del alimento, como la temperatura, pueden provocar la pérdida de componentes volátiles, la cristalización de grasas o favorecer reacciones químicas que alteran el color y la estructura.
• La luz es otro agente atmosférico que puede decolorar, disminuir nutrientes fotolábiles y promover la auto-oxidación de lípidos.
• Los agentes mecánicos, relacionados con la manipulación, pueden causar golpes, magulladuras y aplastamientos.
• Los agentes químicos que contribuyen a la alteración pueden ser intrínsecos (presentes en el alimento) o extrínsecos (externos).
• Los enzimas, ya sean propios o ajenos a la flora microbiana, son agentes químicos relevantes por su naturaleza biogénica.
• El oxígeno es el principal agente extrínseco en la alteración de los alimentos.
• Los agentes biológicos, especialmente los microorganismos, son los principales causantes de alteraciones, generando pérdida de nutrientes, acumulación de productos tóxicos y enfermedades en el consumidor.
• La capacidad de modificación de los alimentos por organismos biológicos se utiliza en la producción de alimentos como pan, bebidas alcohólicas y mantequilla.
• La vida útil de un alimento se determina en gran medida por las alteraciones de origen microbiológico, clasificando los alimentos en estables o no perecederos (menos del 12% de agua libre), semiperecederos (menos del 60% de agua libre o alta concentración de ácidos/azúcares) y perecederos (fácilmente alterables sin conservación).

Agentes físicos productores de alteración

• La luz, parte de la radiación electromagnética visible, interactúa con los alimentos a través de fotones, actuando como onda y partícula.
• La capacidad de penetración y la energía de la luz determinan cómo afecta a las moléculas de los alimentos, pudiendo causar cambios genotóxicos por radiación UV.
• La luz altera directamente nutrientes fotolábiles como la vitamina B2 y la vitamina A, reduciendo su contenido.
• La luz también actúa como catalizador en reacciones químicas que cambian el color de los alimentos.
• El óxido nítrico, derivado de los nitritos, reacciona con el hierro de la mioglobina y hemoglobina de la carne, dando un color rosado que la luz puede disociar, provocando la pérdida de color.
• El curado excesivo puede resultar en un enverdecimiento superficial, especialmente en embutidos fermentados, debido a la formación de compuestos porfirínicos nitrificados.
• La luz también promueve la auto-oxidación de lípidos, causando el enranciamiento de los alimentos.
• La presencia de vitamina E en el aceite de oliva virgen actúa como protector contra este proceso, a diferencia del aceite refinado que pierde esta vitamina durante su procesamiento.
• Para mitigar los efectos de la luz, se utilizan recipientes opacos o con colores que filtren las longitudes de onda más activas en la alteración de los alimentos.
• La temperatura, además de regular el desarrollo microbiano, influye en la textura, color y estado físico de los alimentos, como en el caso del chocolate.
• La congelación puede causar alteraciones debido a la combinación de factores, como la congelación en ambientes secos que provoca quemaduras por frío al sublimar la humedad de la superficie del alimento.
• Las bajas temperaturas, aunque no lleguen a la congelación, inducen cambios físicos como la cristalización de componentes en aceites comestibles.
• En el chocolate, las fluctuaciones de temperatura durante el almacenamiento pueden alterar la disposición de sus componentes, formando una capa blanquecina conocida como "fat bloom".
• Las temperaturas elevadas pueden provocar la pérdida de componentes volátiles y alterar el olor y sabor de los alimentos, además de favorecer reacciones de pardeamiento no enzimático como la caramelización y la reacción de Maillard.
• Para controlar los efectos de temperaturas extremas, se utilizan termostatos, aislamiento térmico y materiales no conductores del calor en el almacenamiento.

Agentes mecánicos

• Las acciones mecánicas sobre los alimentos producen magulladuras y roces, cuya severidad depende de la protección ofrecida por sus envolturas, siendo comunes en frutas y verduras.
• La magulladura, o bruising, es el resultado de la compresión, impacto o vibración sobre el alimento sin romper su superficie, manifestándose con cambios en la textura y el color.
• El roce puede ser externo, al raspar la superficie del alimento, o interno, al romper la continuidad de la superficie y exponer zonas protegidas a agentes microbianos y físico-químicos.
• Para minimizar estos efectos, se adaptan los procedimientos de cosecha, limpieza, embalaje y transporte, así como los formatos de los embalajes.

Agentes químicos productores de alteración

• El pardeamiento no enzimático y el enranciamiento de grasas son las principales causas químicas de deterioro en los alimentos, resultando en cambios de coloración, olores, sabores indeseados y formación de sustancias tóxicas.

• La oxidación de los lípidos es la segunda causa más común de deterioro de los alimentos, después de la acción de los microorganismos, y conlleva alteraciones en el aroma, sabor, textura, color, pérdida de nutrientes y formación de sustancias nocivas.

• Durante la oxidación, se destruyen vitaminas liposolubles y se degradan ácidos poliinsaturados, disminuyendo la capacidad nutricional del alimento.

• La oxidación puede generar toxicidad, productos volátiles y peróxidos, afectando la seguridad alimentaria.

• La oxidación de lípidos es una autoxidación causada por el enlace éster de los acilglicéridos y los ácidos grasos insaturados.

• La reacción se inicia con ácidos grasos insaturados y se cataliza con oxígeno y metales.

• El proceso genera radicales libres que reaccionan en cadena, formando peróxidos e hidroperóxidos.

• La autooxidación es irreversible, pero se puede retrasar añadiendo antioxidantes.

• El mecanismo de oxidación se desarrolla en tres fases:

• Iniciación: energía, metales pesados y radicales peróxidos producen radicales libres activos.

• Propagación: los radicales libres reaccionan con ácidos grasos formando hidroperóxidos y más radicales libres.

  • Terminación: compuestos reactivos interactúan reduciendo la concentración de radicales peróxidos y estabilizando la formación de productos deteriorados.

• La presencia continuada de radicales libres, temperatura y luz perpetúa la autooxidación de las grasas.

• La formación de nuevas cadenas acelera la reacción y es favorecida por metales como cobre y hierro.

• Los radicales libres descomponen hidroperóxidos, produciendo aldehídos y cetonas de bajo peso molecular responsables del olor a rancio.

• La oxidación total de ácidos grasos genera productos secundarios que causan rancidez.

• Es crucial conocer cómo prevenir la formación de radicales libres e hidroperóxidos para evitar el enranciamiento.

• Solo se puede actuar en la fase inicial, ya que la autooxidación es inevitable una vez que comienza la fase de propagación.

• Hay factores que influyen en la oxidación y pueden ser promotores como: altas temperaturas, metales, peróxidos de grasas oxidadas, lipoxidasa, luz UV y poliinsaturación.

• Hay factores que influyen en la oxidación y pueden ser inhibidores como: refrigeración, secuestradores, antioxidantes, escladado, empaque opaco e hidrogenación de ácidos insaturados.

• Para inhibir o retardar la oxidación de los lípidos, es necesario controlar los factores que la promueven.

• Se considera antioxidante cualquier sustancia o procedimiento que limite la velocidad y extensión de los procesos oxidativos, clasificándose en tres tipos según su mecanismo de actuación.

• Los dos primeros tipos están asociados a la adición de compuestos químicos, mientras que el tercero basa su acción en la modificación de factores en el alimento.

Pardeamiento no enzimático

• Es el resultado de reacciones originadas por condensaciones entre compuestos carbonilos y aminados, o por la degradación de compuestos con dobles enlaces conjugados a grupos carbonilo.
• Estas reacciones forman polímeros oscuros, algunos deseables (aromas cárnicos sintéticos), pero suelen alterar las propiedades organolépticas y disminuir el valor nutritivo.
• La velocidad de oscurecimiento no enzimático es máxima con valores de actividad de agua (aw) entre 0.6 y 0.7.
• El contenido de humedad se expresa en porcentaje y sirve como indicador de las propiedades de alimentos, ingredientes o aditivos.
• La actividad del agua (aw) mide el estado energético del agua o la fracción de humedad total en forma libre, afectando la alteración, inestabilidad química, propiedades físicas y absorción de humedad.
• El agua afecta la reactividad química como solvente, reactivo o modificando la movilidad de los reactivos, influyendo en la oxidación de grasas, oscurecimiento no enzimático, degradación de vitaminas, reacciones enzimáticas, desnaturalización de proteínas y gelatinización de almidones.
• El oscurecimiento disminuye al aumentar el contenido de agua, pero la movilidad de los reactivos puede reducirse a bajos contenidos de agua.

Tipos de reacciones del pardeamiento no enzimático

• La reacción de Maillard.
• La oxidación del ácido ascórbico.
• La peroxidación de lípidos y la caramelización a alta temperatura.
• La complejidad y frecuencia de la reacción de Maillard han generado gran interés, especialmente en la industria alimentaria por su presencia en alimentos horneados, tostados y fritos.
• La reacción de Maillard confiere nuevos colores, olores, sabores y texturas agradables, pero puede generar sustancias alterantes o peligrosas para la salud.
• Esta reacción puede disminuir el valor nutritivo de los alimentos, dependiendo de varios parámetros como la estructura química de los reactantes, concentraciones, temperatura, pH, presión, tiempo y actividad del agua.
• La reacción de Maillard es el resultado de productos reductores, principalmente azúcares, que reaccionan con proteínas o grupos amino libres.
• La acumulación de pigmentos marrones indica la reacción en alimentos con hidratos de carbono y proteínas, siendo utilizada en la industria láctea como indicador de procesamiento térmico excesivo.
• La reacción de Maillard se divide en tres etapas:
  • Temprana: reacciones químicas conocidas sin pardeamiento, comenzando con la condensación entre el grupo carbonilo del azúcar reductor o lípido oxidado y el grupo amino, formando la base de Schiff y sufriendo una reorganización de Amadori, lo que genera pérdida del valor nutritivo.
• Avanzada: formación de compuestos responsables de los olores de alimentos cocinados, fragmentación de azúcares y degradación de aminoácidos.
• Final: reacciones de condensación que originan oligómeros y polímeros insolubles de elevado peso molecular, denominados melanoidinas, que son difíciles de aislar y caracterizar.
• Diferentes rutas distintas pueden originarse a partir del compuesto de Amadori:
• Pérdida de moléculas de carbono por escisión: se forman compuestos con nitrógeno y reaccionan con otros productos, responsables de aromas característicos.
• Deshidratación dando reductonas y dihidrorreductonas: reaccionan con aminoácidos para formar piracinas y aldehídos componentes del olor y sabor.
• Deshidratación fuerte produce: furfural y derivados responsables del aroma.
• la oxidación del ácido ascórbico es catalizada por pH bajo y temperaturas elevadas, generando una coloración marrón y pérdida del valor nutritivo.
• La oxidación de lípidos se produce por la acción del oxígeno y especies reactivas sobre ácidos grasos, formando aldehídos y cetonas que reaccionan con aminoácidos.
• La caramelización es la reacción de pardeamiento de los azúcares cuando son calentados por encima de su punto de fusión en ausencia de proteínas o aminoácidos.
• La sacarosa empieza a generar sustancias amargas a partir de 180°C.
• La caramelización puede mejorar o perjudicar la calidad del alimento y se previene evitando altas temperaturas y almacenando a bajas temperaturas.
• Una caramelización controlada puede mejorar los caracteres organolépticos, pero si el proceso sigue, se transforma en un sabor acre a quemado.
• La caramelización se produce en alimentos tratados térmicamente como la leche condensada, productos de panificación, frituras, etc.
• Los factores que influyen en el pardeamiento no enzimático son:
• Tipo de hidrato de carbono: los monosacáridos reaccionan más intensamente que los disacáridos, y los azúcares reductores más que los no reductores.
• Tipo de proteínas y aminoácidos: la intensidad del color depende del tipo de aminoácidos.
• Concentración de hidratos de carbono y proteínas: la reacción necesita ambos sustratos. - El tiempo y temperatura de cocción.
  • pH: es mayor cuando se incrementa el pH y cuando se disminuye.
  • Actividad de agua: alimentos de humedad intermedia (aw 0.6-0.9) son los más propicios.
• El pardeamiento no enzimático afecta al color, sabor y valor nutricional de los alimentos.
• Efectos favorables del pardeamiento no enzimático: la formación de la corteza del pan, tostado en fritos y caramelos.
• Algunos productos resultantes del pardeamiento enzimático protegen contra la oxidación de los lípidos y son responsables de muchos colores y sabores.
• Efectos desfavorables del pardeamiento no enzimático: disminución nutricional y la producción de calor y aromas desagradables.

Pardeamiento enzimático

• Producido por reacciones oxidativas mediadas por enzimas, que forman melaninas en alimentos vegetales con compuestos fenólicos.

• Las enzimas responsables son la polifenoloxidasa, fenolasa y tirosinasa.

• Los productos con lesiones físicas en su cubierta son más propensos al pardeamiento, facilitando el contacto entre compuestos fenólicos, enzimas y el grupo carbonilo del azúcar reductor.

• El pardeamiento enzimático se lleva a cabo en dos etapas:

• Enzimática: se transforma los fenoles en quinonas.

• Hidroxilación: catalizadas por monofenolasas o cresolasas.

• Oxidación: reacciones e oxidación son comunes a todas las PPO.

• No enzimática: es espontánea y de dan tres fases:

• Hidroxilación de quinonas: trihidroxibenceno.

• Reacción con quinonas: trihidroxibenceno reacciones con más quinonas dando lugar a hidroxiquinonas. - Condensación: formación de polímeros.

• Los factores que influyen en el pardeamiento enzimático son:

• La fruta es cortada y los tejidos quedan lesionados mediante cortado

• Exponer el alimento al ambiente y el contacto de la polifenol oxidasa ponga en contacto a fenoles y oxígeno atmosférico oxidándolos.

• Por eta razón deben tomarse medidas de prevención como evitar las contusiones que puedan dañar los tejidos de los productos o seleccionar variedades pobres en compuestos fenólicos entre otros.

• La prevención del pardeamiento enzimático puede ser dar acabo disminuyendo el pH, añadiendo quelantes del cobre o posibles inhibidores polifenol oxidasa. Otro tipos de prevención son adición de compuestos reductores, inactivación de las oxidasa mediante tratamientos térmicos o la eliminación de oxígeno de los alimentos.

• Las alteraciones cuyo origen es biológico se deben a microorganismos, parásitos o insectos.

• Los principales grupos microorganismos son bacterias, hongas, virus y parásitos.

• Los factores primordiales influyen en las alteraciones biológicas como la naturaleza de este, características del alimento y las condiciones ambientales.

• Las alteraciones debidas a insectos y parásitos llevan al rechazo del alimento como:

• Mala imagen del producto

• Deterioro

• Contaminación microbiana secundaria.

Este cuestionario explora los factores que influyen en el pardeamiento no enzimático en los alimentos, incluyendo la actividad del agua, la temperatura y el pH. También abarca las diferencias entre el pardeamiento enzimático y no enzimático, y los efectos de la actividad del agua en la oxidación de las grasas.