Informe Pardeamiento 3 Daniela Leidy ultimo PDF

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practica de laboratorio de pardeamiento enzimatico...

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Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: Anna María Polania Rivera

INFORME No. 3: Pardeamiento RESUMEN El pardeamiento se divide en dos formas, el enzimático y el no enzimático. El primero es una reacción de oxidación que se produce en un determinado grupo de enzimas a la exposición de oxígeno del tejido vegetal. El no enzimático se produce por las reacciones de Maillard o condensación de la melanoidina, la caramelización y el deterioro del ácido ascórbico. En esta práctica de pardeamiento se tuvo como objetivo estudiar algunos factores que influyen en las reacciones de pardeamiento utilizando sistemas experimentales sencillos como la inmersión de dos frutas en diferentes sustancias e inferir su papel en la evolución de los alimentos acorde al pasar del tiempo identificando cualitativamente las reacciones generadas de inhibición o catalización. Para esto se encontró que un factor influyente a la hora de buscar un medio de conservación para los alimentos se debe de tener en cuenta los niveles de pH de los medios, ya que la acidificación de las disoluciónes tiene un resultado positivo a la hora de inhibir el pardeamiento. Por otra parte, también es de aclarar que existen diferencias bastante evidentes entre el pardeamiento no enzimático y el enzimático ya que este posee un tipo de coloración muy rápida y solamente se da en vegetales y frutas y el pardeamiento no enzimático se genera por la aplicación de calor en más alimentos como por ejemplo la carne y el pan. Palabras clave: Oxidación, pardeamiento, catalización, inhibición, caramelización, reacción de Maillard.

INTRODUCCIÓN “Las frutas y hortalizas cuando no están sujetos a procesos de conservación, en muy poco tiempo presentan cambios fisiológicos que acortan su vida útil, como consecuencia de la acción de microorganismos y de la actividad metabólica propia. Los productos vegetales frescos se deterioran rápidamente al cortarlos debido a los daños provocados sobre los tejidos, tales como el ennegrecimiento de las células al descomponerse la membrana celular, y los constituyentes del protoplasma. Los indicadores de deterioro más apreciables son los cambios de textura y de color, así como la contaminación microbiológica”. (Piedra, 2017). “También los valores nutricionales

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Anna María lo Polania Rivera la del producto durante la manipulación, el procesamiento yProfesora: el almacenamiento, que reduce vida útil y reduce el valor de mercado”. Arteaga, et al. (2018).

La enzima que cataliza el pardeamiento tiene varios nombres comunes: fenolasa, fenoloxidasa, tirosinasa, polifenoloxidasa, catecolasa, la cual se encuentra presente en tejidos animales y vegetales. En las plantas, la enzima es mayormente conocida como polifenoloxidasa (PFO), ya que sus principales sustratos son compuestos fenólicos (monofenoles u o-difenoles) presentes en los tejidos vegetales, como el aminoácido tirosina, la catequina, el ácido cafeico, el ácido clorogénico, y otros. En los tejidos vegetales intactos, la PFO y los sustratos están separados por estructuras celulares y el pardeamiento no se lleva a cabo; al realizar un corte, o una magulladura, o al dañar en cualquier forma la integridad del fruto o de la verdura, se permite que la enzima y sus sustratos se pongan en contacto, y den lugar a la aparición de coloraciones oscuras o pardas. En la reacción de pardeamiento enzimático, los monofenoles son hidroxilados por la PFO, en presencia de oxígeno y forman orto-dihidroxifenoles, los cuales son oxidados por la enzima y forman o-quinonas. Las quinonas pueden reaccionar con grupos nucleofilicos presentes en las proteínas, como algunos aminoácidos, grupos fenólicos, y otros, generando pigmentos oscuros, de estructura desconocida y denominados en forma genérica como melanoidinas. Herrera, et al. (2003). Es por lo general, un cambio indeseable, porque reduce el grado de aceptación del producto; por tal razón, se han desarrollado diferentes métodos seguros y eficaces para evitar este fenómeno. Para que esta reacción se lleve a cabo deben estar presentes tres componentes: La polifenoloxidasa activa, el oxígeno y el sustrato adecuado; por lo que la eliminación de alguno de ellos evitará el pardeamiento del alimento. Además, los agentes reductores (capaces de transformar las o-quinonas en compuestos fenólicos), pueden reducir en forma eficaz el pardeamiento enzimático. La PFO puede ser inactivada en forma efectiva por la acción del calor: Este procedimiento se utiliza con frecuencia en las verduras que se cuecen antes de su consumo; sin embargo, no resulta adecuado para la inactivación de la PFO de algunas frutas, debido al desarrollo de sabores indeseables o texturas muy blandas. La PFO puede ser inactivada químicamente: los sulfitos, hidrógenosulfitos y el dióxido de azufre, son potentes inhibidores de esta enzima, pero su uso está recientemente restringido por instituciones u organizaciones, nacionales e internacionales. Los acidulantes inhiben la enzima al reducir el pH por debajo del valor óptimo. Los agentes

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: Anna María Polania en Rivera quelantes o secuestrantes inhiben la enzima, al acomplejar el ion cobre presente el sitio

activo de esta enzima. Los alimentos propensos a experimentar la reacción de pardeamiento enzimático pueden almacenarse en recipientes sellados al vacío, sumergirse en jarabes azucarados concentra dos o recubrirse con películas (comestibles o no) impermeables al oxígeno; de esta forma, hay exclusión del oxígeno del medio de reacción y el pardeamiento no se lleva a cabo. Herrera, et al. (2003). El pardeamiento no enzimático se designa a un complejo conjunto de reacciones químicas, que afectan a ciertos componentes de los alimentos, de modo principal a proteínas y azúcares, después de varias etapas y conducen a la formación de pigmentos poliméricos de colores pardos o negros, que reciben el nombre de melanoidinas. A menudo, estas reacciones químicas provocan modificaciones en el color, olor y flavor de los alimentos, la mayoría de las veces desfavorables pero deseadas en algunos casos. Se trata de un fenómeno bastante común, vinculado a ciertos procesos tecnológicos de elaboración de los alimentos, así como al período de su almacenamiento. Aunque los resultados finales puedan ser siempre semejantes, este tipo de alteración química suele estar integrado por un conjunto de reacciones muy variado y complejo, que provocan modificaciones en los sustratos correspondientes. Aunque los componentes que intervienen en ella sean, de modo principal, los carbohidratos de bajo peso molecular y los aminoácidos, también hay que contar con los compuestos carbonilos que, de modo secundario, se forman en el enranciamiento de los lípidos insaturados. En el pardeamiento no enzimático pueden intervenir hasta tres mecanismos de reacciones diferentes, que dependen tanto de los sustratos como de las condiciones bajo las que se encuentre el alimento. Como todo alimento viene a ser un sistema bastante complejo de componentes químicos, es posible que en ellos se puedan dar de modo simultáneo los tres mecanismos: 1. La reacción de Maillard, que afecta a la interacción entre los grupos carbonilos libres de los azúcares y los grupos aminos libres de aminoácidos, incluso integrados en cadenas peptídicas. 2. La caramelización de los azúcares Los azúcares presentes en un alimento también pueden sufrir modificaciones que conducen a coloraciones pardas, aunque estén ausentes los aminoácidos, como consecuencia de los tratamientos térmicos a temperaturas muy próximas a sus puntos de fusión. 3. La oxidación del ácido ascórbico. El desarrollo de coloraciones pardas se observa tanto en soluciones puras del ácido ascórbico a pH elevado, como en las mezclas del ácido ascórbico con los aminoácidos, y siempre a velocidades superiores a las que se dan cuando intervienen los azúcares. La

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: Anna María Polania Rivera modificación de color de los zumos cítricos está estrechamente relacionada con la

desaparición de la estructura propia del ácido ascórbico. El mecanismo parece ser diferente si la alteración se desarrolla en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. El paso a dehidroascórbico es una reacción catalizada por la luz o los iones Cu2+ y Fe3+, así como por los pH superiores a 4,0 o la presencia de oxidasa ascórbica. (Gutiérrez, 2000). METODOLOGÍA Esta práctica de laboratorio constó de dos partes principales de las cuales de una de ellas se desencadenaron dos experimentaciones las cuales se denominaron como A y B. En la parte número uno en la experimentación A se analizó el pardeamiento enzimático descubriendo el efecto inhibidor o la catalización de cinco sustancias para el efecto de pardeamiento que consta del oscurecimiento de una manzana por oxidación. En la parte B se realizó una toma de tiempos a cada 15 minutos por dos horas en los cuales se estudió la inhibición del pardeamiento en el banano al someterlo a una inmersión en vinagre blanco. Para la segunda parte de la práctica se realizó el estudio del pardeamiento no enzimático en el cual se utilizó un tubérculo. En la tabla número uno se realizó de forma resumida la explicación de la metodología experimental de cada uno de los procesos realizados. Tabla 1. Pasos de la experimentación de la práctica de laboratorio y sus descripciones PARDEAMIENTO ENZIMATICO PARTE A. PASO 1

Rotulado de los vasos y PASO 2 corte de la manzana

Realización de las disoluciones y vertimiento del trozo de manzana en cada una de ellas

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Se pasóProfesora: a crear Anna María Polania Rivera

Primeramente, se cada una de las tomaron 5 soluciones con recipientes las previamente especificaciones rotulados con brindadas en la vinagre, solución guía de salina, solución laboratorio y se sacarosa, agua, y depositó en cada por último vaso un trozo de bicarbonato. manzana para También se eligió poder empezar el alimento que se con a tomar los pondría a prueba tiempos. experimentalment e para el pardeamiento el cual fue manzana verde PASO 3 Muestras de la manzana a PASO 4 Muestras de la manzana a media hora en el vinagre una hora en el vinagre Se tomó evidencia Y por último se de las 5 sustancias tomó evidencia a 30 minutos para de nuevo, pero poder realizar una al pasar una comparación hora completa y organoléptica. poder determinar que soluciones nos inhibieron de forma más efectiva o catalizaron el pardeamiento. PARTE B. PASO 1

Corte del banano

PASO 2

Muestra de rodaja de banano en baño de vinagre y sin el baño

Se empezó cortando 20 trozos de banano y separando 10 para someterlos a una inmersión en vinagre y otros 10 que se dejaron al aire libre.

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M DespuésProfesora: de eso Anna María Polania Rivera

se empezó a tomar evidencia de un trozo sin el baño de vinagre y un trozo con el baño para poder notar la diferencia de la inhibición del pardeamiento. Esta evidencia se tomó cada 15 minutos durante dos horas

PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO Freimiento de las papas PASO 2 Muestra final experimentación Se retiraron las Se peló una papa y papas de la se trozó para cocción en el previamente momento en el empezar a freírlas que se generó la reacción de Maillard. PASO 1

de

la

RESULTADOS En la siguiente tabla se pueden ver los datos recolectados en la realización de la parte A de la práctica. Cabe aclarar que al ser una práctica netamente experimental lo que se pudo recolectar son evidencias fotográficas con respecto al tiempo y la inhibición o no de las disoluciones a él pardeamiento de un trozo de manzana verde.

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Tabla 2. Resultados obtenidos cualitativamente de la experimentación en el pardeamiento enzimático - parte A PARDEAMIENTO ENZIMATICO PARTE A Solución AGUA

VINAGRE

SOLUCIÓN

SALINA

Tiempo 30 Evidencia min fotografica Para el agua en los 30 minutos iniciales no se notó pardeamient o en el trozo de la manzana. para los primeros 30 minutos se puede evidenciar un pardeamient o mínimo. Se notó un buen efecto inhibidor en el alimento.

Tiempo 1 h Para el análisis a una hora se notó un pardeamiento muy mínimo en el trozo de manzana. Se pudo identificar avance en el pardeamiento en la zona central de la manzana. Después de una hora de inmersión de la manzana en la solución salina no se notó ninguna alteración de color.

Evidencia fotografica

SOLUCIÓN SACAROSA

Se notó un buen efecto inhibidor en el alimento.

BICARBONATO

Para esta disolución se notó un efecto de catalización del pardeamient o de la manzana.

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: Después Anna de María Polania Rivera

una hora de inmersión de la manzana en la solución sacarosa no se notó ninguna alteración de color y se notó un endurecimient o del trozo de manzana. En el minuto 60 de análisis se pudo notar una perdida de firmeza en el trozo de manzana también se evidenció un oscurecimient o uniforme de la manzana.

En la tabla número 3 se podrá ver las diferencias bastante notorias con respecto a una toma de tiempos que varían entre 30 minutos cada uno hasta llegar a dos horas en los que se tomó una muestra de la inmersión de banano en vinagre blanco y banano sin el baño de vinagre y la comparación entre el proceso de pardeamiento.

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: María Polania Rivera Tabla 3. Evidencia fotográfica con sus respectivas explicaciones del efecto inhibidor del vinagreAnna en rodajas de banano

PARDEAMIENTO ENZIMATICO PARTE B

Sin inmersion en vianagre TIEMPO 30 (MIN)

60

90

Inmersión 120

Se observó en la parte B de la experimentación del pardiamento enzimatico que el banano que no estuvo inmerso en la solucion de vinagre a partir de los 15 minutos empezó a notarse un efecto de pardeamiento bastante evidente. Cabe aclarar que la toma de evidencias fue cada 15 minutos hasta completar 2 horas.

TIEMP O (MIN)

30

60

90

120

La diferencia entre las rodajas de banano en inmersión de la solucion de viangre y las que no estuvieron inmersas fueron bastante visibles ya que el viangre retrasa el oscurecimiento debido a su contenido de acido acetico.

En la tabla numero 4 se explica el proceso de experimentación de la reacción de Maillard.

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Tabla 4. Fritura de un tubérculo para la evidencia del proceso del pardeamiento no enzimático

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: Anna María Polania Rivera PARDEAMIENTO NO ENZIMATICO

DISCUSIÓN

Reacción de Maillard

En la práctica Tiempo (0 min) pardeamiento dos

Tiempo (6 min)

Resultado experimental

de se realizaron

DESCRIPCIÓN En la segunda parte de este laboratorio se realizó la experimentación de la reacción de maillard por medio de la fritura de una papa. Se detuvo el proceso de cocción en el momento en que se evidenció un cambio de coloración de amarillo claro a un color pardo en el alimento. experimentaciones de los tipos de pardeamiento existentes, primero se inició con el pardeamiento enzimático en el cual se empleó una manzana verde y cinco disoluciones: Agua, solución salina, solución de sacarosa, vinagre y bicarbonato de sodio. “El pardeamiento enzimático (PE) está relacionado con la actividad de la enzima polifenol oxidasa (PPO) que cataliza la oxidación a diferentes compuestos fenólicos, con la consecuente transformación a pigmentos oscuros no deseables para la calidad industrial”. Suárez et al. (2009). El efecto de cada una de las disoluciones varió respecto a sus propiedades inhibidoras o catalizadas, por ejemplo, para la solución salina y la solución de sacarosa se pudo evidenciar un proceso de inhibición bastante grande ya que tanto en la toma de tiempos de media hora y una hora no se notó pardeamiento ya que mediante la inmersión en agua ligeramente salada o en una solución de sacarosa se impide el pardeamiento enzimático dado que esto limita la entrada y absorción de oxígeno por el tejido vegetal, debido al aumento de la presión osmótica. Para el bicarbonato de sodio se pudo evidenciar un pardeamiento bastante considerable desde el primeros treinta minutos y para los sesenta minutos de análisis. Cabe aclarar que

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Alimentos Talleres y Laboratorio. ING. de Alimentos 745040M Profesora: Anna Rivera y el pardeamiento fue bastante considerable a comparación de lasMaría otrasPolania disoluciones

consideramos que esto es debido a que en los compuestos que actúan a nivel de las enzimas aparecen los que modifican el pH y los agentes quelantes. Puesto que la PPO tiene una actividad óptima a valores de pH entre 5 y 7 o mayores y el bicarbonato consta de un nivel de pH que oscila entre 9 y 9.5. También es de resaltar que al momento de ver el trozo de manzana inmersa en la disolución de agua con bicarbonato se notó una pérdida de firmeza, esto es consecuencia de cambios a nivel de los polímeros que forman la pared celular y la laminilla media, tales como el aumento de la hidratación y la disminución de la cohesión entre pectinas, lo que hace que las células se puedan separar con mayor facilidad. Las pectinas son solubilizadas y/o despolimerización debido a la hidrólisis de los poliurónidos que con el transcurso de la maduración se vuelven más solubles. La despolimerización de pectinas y la pérdida de galactosa y arabinosa en las cadenas laterales incrementan la porosidad de las paredes, facilitando el acceso de las enzimas hidrolíticas a sus sustratos. Por otro lado, para el vinagre se pudo evidenciar una buena acción de inhibición del pardeamiento ya que la acidificación del medio, a través de la utilización de ácidos orgánicos tipo GRAS como el cítrico, ascórbico, málico y acético teniendo en cuenta sus niveles de pH por debajo de 4 determina un control de la oxidación. (Silveira,.2017). Para la experimentación final se realizó el análisis del pardeamiento no enzimático con una papa. “El Pardeamiento no enzimático (Reacción de Maillard) es el resultado de productos reductores, principalmente azúcares, que reaccionan con proteínas o con grupos amino

libres. Esta reacción modifica las propiedades químicas como fisiológicas de las proteínas. Cabe destacar que en el pardeamiento no enzimático no es esencial la presencia de oxígeno, en algunos casos acelera el pardeamiento y en otros lo inhibe”. (Yupangui, 2016). El calor tiene un efecto de maduración en los alimentos. Cuando se aplica de forma controlada al cocinarlos se puede transformar en un producto adecuado para el consumo humano, Sin embargo, si no está controlado, el calor favorece el crecimiento de bacterias, hongos y acelera por ende el proceso de pardeamiento dejándolo inutilizable para su consumo. “Debido a que a menor temperatura la actividad enzimática es menor, las operaciones de procesamiento deben de realizarse a ...