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Fase 4_Análisis de reacciones oxidativas y de pardeamiento

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ECBTI INGENIERIA DE ALIMENTOS 09 DE MAYO 2021

TABLA DE CONTENIDO

Introducción --------------------------------------------------------------------3 Objetivos generales ----------------------------------------------------------- 4 Problema 1---------------------------------------------------------------------- 5 1.3 Preguntas generadoras---------------------------------------------------- 6 1.4 Revisión teórica ----------------------------------------------------------- 7 1.5 Respuestas y solución al problema --------------------------------------8 Problema 1----------------------------------------------------------------------11 2.4 Revisión teórica ---------------------------------------------------------- 12 1.5 Respuestas y solución al problema -------------------------------------13 Problema 3----------------------------------------------------------------------15 3.4 Revisión teórica ---------------------------------------------------------- 16 3.5 Respuestas y solución al problema -------------------------------------18 Conclusiones -------------------------------------------------------------------20 Bibliografía --------------------------------------------------------------------21

INTRODUCCIÓN

Podemos decir que el pardeamiento se define como un procedimiento o proceso en el cual los alimentos adquieren una coloración de tono fuerte debido a ciertos tipos de reacciones químicas específicas, el pardeamiento es una de las reacciones mayor notoriedad de la química de alimentos y es un importante campo de investigación por su incidencia en la salud y la nutrición. Aunque, podemos decir que por lo general el transcurrir del tiempo puede generar alteraciones a la composición química de los alimentos de diferentes maneras, este proceso en particular puede darse de dos formas; De tipo enzimático y no enzimático, este tipo de reacciones pueden que modifiquen o tenga incidencia en las propiedades organolépticas como lo son el color, sabor, también el valor económico de algunos productos alimentos, podemos decir que el proceso de pardeamiento puede tener resultados que varían entre deseados y los no deseados todo va ligado al tipo de alimento que estemos manejando.

OBJETIVOS



Determinar mediante un análisis las reacciones de pardeamiento y transformaciones de tipo oxidativas en los productos o materia prima alimentaria con la finalidad de argumentar los procesos de falencia, pérdida de los características físicas, químicas y organolépticas en lo referente a criterios de calidad un producto.



Generar la aplicación de los criterios que se han generado a través del desarrollo de la materia, con esto se busca dar una solución a las actividades propuestas en los componentes académicos.

DESARROLLO DE LA ACTIVIDADES DEL TRABAJO

1. problema 1: Pardeamiento enzimático

Contexto del problema 1: Pardeamiento enzimático Enunciado para el 1er problema: Pardeamiento enzimático La cocona (Solanum sessiliflorum) es un fruto carnoso proveniente de las amazonas y que está siendo empleado en múltiples preparaciones que van desde la fruta en fresco, jugos, mermeladas y conservas. Su agradable sabor y aroma la hace muy apetecible, pero su uso se ve limitado dado que es no climatera por ende se debe recolectar cuando alcanza el índice de madurez, esto hace que operaciones post cosecha generen pérdidas y mitiguen la comercialización del fruto. En vista del tal escenario, investigadores del programa de ingeniería de alimentos de la UNAD en el área de conservación de alimentos, generaron procesos de conservación combinados. Aplicaron las tecnologías de “IV gama” y “Sous vide indirecta” con un tratamiento térmico a 80°C por 120 segundos con posterior congelación del producto a -18°C. En la estandarización del proceso, se realizaron pruebas a posteriori a 90 días de almacenamiento, el producto fue descongelado a 4.4°C por 6 horas, al abrir el empaque se observó una fuerte pigmentación marrón correspondiente a un elevado contenido de quinonas y ortoquinonas. Para el control de la pigmentación, el grupo de investigadores probó un nuevo antioxidante llamado melatonina. El tratamiento consistió en sumergir fracciones del fruto en cuatro soluciones de melatonina por 2 horas a 4°C antes del proceso Sous vide. Se empleó trozos del fruto en agua destilada como control. Para evaluar el efecto de la melatonina sobre la pigmentación de fruto de cocona, se evaluó el Índice de pardeamiento (Browning index -BI) y los resultados se observan en la gráfica:

Actividad a desarrollar: Se solicita al grupo de estudiantes, que a través de la estrategia de aprendizaje basado en problemas (ABP), formulen y presenten: un análisis argumentativo y crítico que pueda llegar a explicar y solucionar lo que en el contexto del problema se relaciona incluyendo lo que la gráfica se describe y se interpreta.

1.1

Análisis del problema.

Investigadores de ingeniería de alimentos de la UNAD en el área de conservación de alimentos hicieron La aplicación de la tecnología de IV Gama, al tratar el producto con mínimos cambios físicos, seguido de refrigeración y almacenamiento a condiciones modificadas, manteniendo fresco la materia durante el proceso, resalta la importancia de la manipulación del mismo y el riesgo de daños mecánicos, durante el proceso debemos evitar la contaminación combinada, siendo estos factores los responsables de afectar el producto al momento del ser envasado, en gran parte cuando se maneja con el tratamiento Sois-Vide Indirectamente, cuyas condiciones deben ser controladas para evitar la proliferación de microorganismo que induzcan envenenamiento, teniendo en cuenta el tema donde el fruto de cocona se enfoca en favorecer el pardeamiento enzimático siendo este el picado y troceado usando tecnologías IV gama tratamiento térmico a 80°C por 120 segundos , también la técnica Sous vide indirecta el troceado puede ser la causante de la pigmentación marrón ,como estas técnicas crea la pigmentación marrón , a que se debe esta pigmentación marrón en los distintos tiempos y rangos de temperatura aplicados al fruto.

1.2

Planeación del problema.

Que conozco del problema

Que no conozco del

Que debería saber para dar

problema la estructura química o

solución al problema Como lograr poder disminuir



El tiempo



las condiciones de

molecular de fenoles y las

o contrarrestar el proceso de

humedad y temperatura

quionas.

quinonas y ortoquinonas.



Los procesos para





Procesos de formación de

conservación que se

las

utilizan.

Marrone oscura en los



La actividad enzimática

alimentos.



Los factores que





pigmentaciones

Como es el mecanismo de acción de la melatonina en el pardeamiento.



Cuáles

son

los

tipos

de

El grado de incidencia en

enzimas polifenoloxidasas.

influyen en la

el

Cuál

pigmentación y que se

indirecta y IV gama en el

porcentaje

debe a la presencia de

pardeamiento

melatonina para contrarrestar

Los diferentes mecanismos

la producción el pardeamiento

de síntesizacion de las

enzimático.

quinonas y ortoquinonas.





proceso

Sous

vide 

quinonas y ortoquinonas.

1.3 Preguntas Generadoras o formulación del problema

sería

el

nivel

necesario

o de



¿Proceso de sintonización de las quinonas y ortoquinonas en el proceso de pardeamiento?



¿Acción de la melatonina para disminuir el pardeamiento enzimático?



¿Porque la tecnología IV gama da un mayor grado de exposición al fruto al oxigeno ambiental?



¿Importancia que tienen los procesos IV gama y sous vide indirecto en el proceso de pardeamiento?

1.4

Revisión teórica (resumen empelando las normas APA 7.0 para citas

El acelerado proceso de oscurecimiento o pigmentación de frutas y verduras como manzanas, bananos, granadillas, peras, es un factor problema al que nos enfrentamos con frecuencia los profesionales en el campo de alimentos. A diferencia del pardeamiento no enzimático mencionados anteriormente este tipo de pigmentación es muy acelerada, esta requiere del contacto del tejido con el oxígeno presente en el ambiente el cual es catalizado por enzimas que están presentes en el tejido del alimento y esto ocurre únicamente en tejidos vegetales. Frecuentemente podemos considerar el pardeamiento no enzimático como un proceso de deterioro perjudicial que debe de ser contrarrestado o evitado. Por otro lado, el pardeamiento enzimático es necesario y esencial en la obtención de una maduración adecuada lo cual da un color y sabor adecuado. El proceso de pardeamiento enzimático podemos observarlo en los vegetales que son altamente ricos en compuestos fenólicos y también durante la formación de melaninas en diferentes campos de la naturaleza vegetal y animal.

Entonces a todos estos procesos de pardeamiento enzimático lo podemos denominar como un proceso de transformación enzimática en sus primeras etapas, de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros. Cuyas fases de su transformación son las siguientes: Cheftel, J (1998)

En la etapa inicial del pardeamiento enzimático podemos decir que es la oxidación catalizada por las enzimas, llamadas monofenolasas y cuyos sustratos son derivados del catecol para dar las ortoquininas correspondientes.

El paso, segunda etapa, siguiente implica la polimerización de las o-quinonas para dar sustancias más complejas coloreadas se desconoce la estructura exacta de estos compuestos se cree que la polimerización de las o-quinonas se ve predecida por una hidroxilación a las hidroxiquinonas correspondientes

Prevención del Pardeamiento enzimático

¨Para evitar que ocurra el pardeamiento enzimático debe hallarse presentes tres factores: sustratos fenólicos más adecuados, fenoloxidasas activas y oxígeno. Los métodos de prevención más comúnmente usados se dirigen a la enzima y al oxígeno. Los principales enfoques son: 

Minimizar el contacto con el oxígeno



Empleo de antioxidantes, entre otros



Eliminación y modificación de sustratos



Inactivar la enzima (bloqueo, inhibidores).



Crear condiciones poco favorables para la acción enzimática

Fuente: Cheftel Jean (1998). Introducción a la bioquímica de los alimentos. Vol. I y II. Zaragoza: Acribia.

1.5

Respuesta y Solución al problema

Observaciones a tener en cuenta: Cada problema debe

presentar máximo

generadoras y 4 respuestas con su respectiva solución. Si el trabajo tiene

4 preguntas

un número alto de

preguntas, deben sintetizar, deben integrarlas, con el fin de que se presenten el número solicitado.

Tenga presente que no debe sesgar la información del problema, es decir, las preguntas deben abarcar el contexto dado. Utilice el siguiente formato para dar la respuesta:

PROBLEMA 1.

Interrogante Retome cada uno de los interrogantes formulados en el trabajo grupal: (no mayor a 4)

1. ¿Cuál es el proceso en el

que se sintetizan las quinonas y ortoquinonas durante el pardeamiento?

Respuesta (cada respuesta debe contener 100 palabras únicamente: organice su redacción en ese número de caracteres) Presente aquí un análisis argumentativo y critico apoyado en el desarrollo del análisis de la información (marco teórico). No copiar y pegar referentes teóricos. Se evalúa la originalidad en las respuestas. Máximo 100 palabras por respuesta.

Debido al procesamiento y los cambios drásticos de temperatura durante el almacenamiento pueden causar daños físicos en los tejidos de las frutas. Debido al daño tisular, los compuestos fenólicos y el polifenol oxidasa que se encuentran en los alimentos están expuestos al oxígeno, iniciando la oxidación de fenoles en quinonas.

2. ¿Cómo actúa la melatonina

para reducir el pardeamiento enzimático?

3. ¿cómo la tecnología IV

gama da n nivel más alto de exposición con relación al fruto y el oxígeno presente en el ambiente?

4. ¿Cuál es la importancia que

tienen los procesos IV gama y sous vide indirecto en el proceso de pardeamiento?

La melatonina reduce el pardeamiento enzimático al inhibir la producción de melanina la cual es la responsable final del pardeamiento.

La tecnología de IV gama consiste en picar o trocear la fruta dejándola expuesta a, sensibilidad de los tejidos a los daños físicos y a elevadas concentraciones de CO2 con un alto desarrollo de pardeamiento superficiales e internos Podemos decir que los productos mínimamente procesados en fresco o IV gama y el proceso sous vide o cocción al vacío indirecta tienen como objetivo principal preservar la calidad y conservar el valor nutricional de los alimentos disminuyendo la alteración de los mismos por lo que no producirían compuestos nuevos que desmejoren el pardeamiento.

Estudiant es Autores de la Respuest a (se debe dar una única respuesta grupal y no individua l)

Problema 2. Pardeamiento químico -Reacción de Maillard

2.1

Análisis del problema

Identificar usando el pardeamiento químico, reacción Maillard, la temperatura, el pH y cómo se comporta la formulación base al realizar las variantes cuando se adiciona o no distintos ingredientes.

2.2

Planeación del problema.

Que conozco del problema

La escala para la medición

Que no conozco del

Que debería saber para

problema

dar solución al problema

A que se debe que en las

La

adición

de

azúcar,

del pardeamiento químico variantes C3 y D4 no se contribuye altamente para evidencie

tipo reacción de Millard.

el

pardeamiento

presentar el cambio en la

Se observa que la reacción químico- reacción Maillard.

leche y poder observar la

de

presenta Que ocasiona que al adicionar

reacción Millard. Lo cual

resultados óptimos cuando algún tipo de azúcar se puede

permitiría tener una base

los alimentos presentan un evidenciar el pardeamiento

para saber que la adición del

color oscuro.

ingrediente

Maillard,

químico- reacción Maillard.

adecuado,

en

Las variantes a partir de la

este

formulación

aumentara la velocidad de

base

y

los

resultados.

2.3

Preguntas Generadoras o formulación del problema

caso

pardeamiento.

el

azúcar



¿Qué clase o tipo de reactivos se hacen necesarios en las variantes de la formulas base para poder generar una aceleración que incida en la velocidad de pardeamiento que sea de tipo reacción Maillard?



¿Qué hace o en que incide, mezclar ingredientes genera que se altere el pH, del del alimento?

2.4

Revisión teórica (resumen empelando las normas APA 6.0 para citas

“La reacción de Maillard podemos decir que es un tipo de reacción química que se da entre un aminoácido y un azúcar de tipo reductor, usualmente necesita la adición de energía en este caso calor; Muy similar que la caramelizarían, ya que eses una forma de pardeamiento no enzimático” [ CITATION Hir20 \l 9226 ].

Una de las maneras más sencillas de poder ver la reacción se da cuando un alimento se somete a temperatura de cocción o se hierve entre 145 y 160°C. Entonces podemos decir que la reacción se daría de una manera más ágil y al estar expuesto o sometido al calor el alimento podemos sentir diversas sensaciones de aroma, color y sabor. Todo esto “Es una reacción de pardeamiento no enzimática, ya que las moléculas llamadas “melanoidinas” se producen sin la ayuda de enzimas” [ CITATION Rod20 \l 9226 ]. Entonces podemos decir que la reacción de Maillard, abarca múltiples factores los cuales permiten que se puedan presentar esto cambios y que puedan ser observables como;

Temperatura, tiempo, pH, los reactantes y la concentración de los mismos y la actividad del agua. “Las fracciones heterocíclicas como pirazinas, pirroles, piridinas, oxazoles y oxalinas son generalmente los responsables del aroma de Maillard” [ CITATION Mir07 \l 9226 ].

La reacción de Maillard presenta tres distintas etapas:



“La reacción comienza entre el azúcar reductor (glucosa; aldosa) con el grupo amino de

la proteína, formando un compuesto denominado base de Schiff. 

La estructura de este compuesto se reordena hacia una forma más estable llamada Amadori (o producto Heyns en el caso de cetosis) a través de un 1,2-enaminol. El producto Amadori puede luego someterse a enolización a 1,2-enaminol o 2,3-enaminol y forman desoxiosonas (compuestos α-dicarbonilo), que reaccionan rápidamente con nucleófilos adicionales tales como aminas, guanidinas y tioles, para formar aldehídos de Strecker.



Por ultima en la etapa final de la reacción es la formación de molécula que es responsable del color marrón que adquieren los alimentos tras la reacción no enzimática. Se trata de polímeros nitrogenados y copolímeros marrones, conocidos como melanoidinas” [ CITATION Rod20 \l 9226 ].

Adicionalmente existen unos efectos perjudiciales y beneficiosos para la salud de la reacción de Maillard:

Entre los perjudiciales se encuentran: “la interacción de los productos finales de la glicación avanzada (AGES) con los receptores específicos llamados receptores de los productos finales de glicación avanzada (RAGE), puede conducir a la generación de radicales libres. La presencia de estos, a su vez, puede estimular la activación de plaquetas con la promoción de trombosis. Algunos productos de la reacción Maillard, como la carboximetil lisina (CML), pueden actuar como carcinógenos”[ CITATION Góm20 \l 9226 ]. En cuanto a los efectos beneficiosos se conoce: “Los productos de la reacción de Maillard originados a partir del sistema modelo fructuosatriptófano presentan una elevada actividad anticancerígena y los productos también pueden conducir a la formación de compuestos antioxidantes” [ CITATION Góm20 \l 9226 ]

2.5

Solución al problema

PROBLEMA 2.

Interrogante

Respuesta (cada respuesta debe contener 100 palabras únicamente: organice su redacción en ese número de caracteres)

Retome cada uno de los interrogantes formulados en el trabajo grupal: ( no mayor a 4)

Presente aquí un análisis argumentativo y critico apoyado en el desarrollo del análisis de la información (ma...