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Durante diferentes procesos de un alimento (fabricación, almacenamiento y otros), muchos de ellos desarrollan una coloración característica. Estas pueden ser deseables e indeseables según juicio sensorial. Dependiendo de cada una de ellas se les denomina, pardeamiento enzimático o no enzimático. Obj...

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PARDEAMIENTO QUÍMICO: REACCIÓN DE MAILLARD Y CARAMELIZACIÓN Maribel ARANGO ROMÁN1, Laura Gissela VELÁSQUEZ FLÓREZ2, Esteban USSA ULLUNE.3 RESUMEN Antecedentes: Durante diferentes procesos de un alimento (fabricación, almacenamiento y otros), muchos de ellos desarrollan una coloración característica. Estas pueden ser deseables e indeseables según juicio sensorial. Dependiendo de cada una de ellas se les denomina, pardeamiento enzimático o no enzimático. Objetivo: Determinar cualitativamente, el pardeamiento no enzimático en papas y azúcares, en relación del incremento de la temperatura del medio y el tipo de azúcar utilizado. Método: Pardeamiento en fritura: se realizó el corte en tres formas geométricas diferentes en 2 papas, previamente peladas. Se escaldaron por un minuto, para inhibir la acción de las enzimas. Luego se retiró y se clasificó según su forma geométrica en tres beakers, con agua, glucosa y sacarosa respectivamente. Se dejó reposar por una hora. Posteriormente se dispuso en una sartén con aceite a elevada temperatura para el freído de la papa. Se retiró cuando se observó la coloración parda de los cortes. Caramelización de azúcares: se pesó 1g de glucosa, sacarosa y fructosa y se dispuso en tres cápsulas diferentes, luego se adicionaron 5 mL agua en cada una, se mezcló y se calentó hasta obtener el punto de “hilo”. Finalmente se aplicó la prueba de Fehling. Marcha: se tomó una pequeña cantidad de los diferentes aminoácidos y también de azúcares reductores y no reductores. Se le adicionó 1 mL de agua. Por último, se sometió a calentamiento y se observó el cambio de color y olor. Resultados: En todas las muestras se evidenciaron apariciones de colores pardos y aromas particulares. Los tiempos de reacción se asociaron a los azúcares utilizados y sus características

1

Estudiante, Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Alimentarias, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia.

2

Estudiante, Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Alimentarias, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia.

3

Estudiante, Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Alimentarias, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia.

propias. Conclusiones: Se evidenció visualmente el efecto de la temperatura del medio en cada método. La deshidratación de un alimento, formación viscosa y desprendimiento de ciertos aromas permitieron determinar la ocurrencia de la reacción de Maillard o caramelización según el proceso que haya sufrido cada una de las muestras de análisis. Palabras clave: Reacción de Maillard, caramelización, aminoácidos, azúcares reductores, azucares no reductores. INTRODUCCIÓN

resultando de gran interés porque además

Con el concepto de pardeamiento químico 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 sabor de los alimentos, esto dependiendo de las necesidades de cada,

de afectar las cualidades organolépticas, también puede perjudicar el valor nutritivo de los productos alimenticios, hasta el punto de que puede ser considerado como un factor limitante de la vida útil comercial de los alimentos. No obstante, existen algunos casos en los que estas reacciones químicas se buscan como algo deseado y favorable como, por ejemplo: la formación de la corteza del pan, elaboración de papas fritas (hasta cierto grado), tostado de granos de café, entre otros (1).

siendo desfavorables o no para el mismo

El pardeamiento químico puede darse de

(1).

distintas formas como la reacción de

Se trata de un fenómeno bastante común, vinculado a ciertos procesos tecnológicos de

elaboración

de

los

alimentos,

Maillard, oxidación del ácido ascórbico, peroxidación de lípidos y caramelización, siento esta ultima la más frecuente. (2)

La reacción de Maillard es una reacción

factores que influyen en la velocidad de

química que se produce entre azúcares

esta son el pH, tipo de azúcar y la

reductores (aldosas y cetosas), y un

temperatura

aminoácido libre o un aminoácido que

caramelización también llamada pirólisis,

forma parte de la cadena proteica; esta

es la deshidratación del azúcar a altas

consiste en una condensación en la cual se

temperaturas

genera

un

químicos volátiles; esta se produce gracias

reordenamiento de Amadori donde se

al calentamiento del azúcar a caramelizar,

produce una isomerización que conlleva a

superando su respectiva temperatura de

una deshidratación, obteniendo una base

fusión, donde se da una enolización, una

de Schiff y finalmente una glucosilación

deshidratación y un rompimiento que

avanzada produciendo los compuestos

conllevan a producir el caramelo (2).

un

glucosil-amina,

Amadori. En este tipo de reacción influyen factores como: el pH en donde dicha reacción se ve favorecida en un medio alcalino,

la

temperatura

que

es

directamente proporcional a la intensidad del color, actividad de agua, tipo de

de

calentamiento.

liberando

La

compuestos

En la presente práctica se aplicaron técnicas como el escaldado (en este caso en particular el de la papa) el cual se lleva a cabo para inhibir la enzima llamada polifenoloxidasa, la cual es la causante del oscurecimiento de esta (2).

aminoácido (cadena con grupos amino disponibles), tipo de azúcar reductor, entre otros. (2)

Finalmente, uno de los objetivos de la práctica fue analizar la reacción de Maillard a través de un análisis cualitativo

Por otro lado, la caramelización tiene como único reactivo los azúcares (no necesita aminoácidos ni proteínas), y los

de los cambios obtenidos entre diferentes azúcares con diferentes aminoácidos. Además, de determinar cómo influyen

diferentes factores como la temperatura y

hidrólisis previa, con el fin de que el anillo

el tipo de azúcar determinado en dicha

hemiacetálico se abra y los monosacáridos

reacción.

resultantes se transformen en enoles (3).

En cuanto a la reacción de caramelización,

MARCHA: en seis tubos de ensayo

el objetivo fue determinar el orden de

respectivamente marcados se colocó una

reacción de diferentes azúcares, sometidos

pequeña cantidad de aminoácido y de

a las mismas condiciones, según las

azúcar (reductor o no), a cada tubo se le

características propias de cada uno de

adiciono 1 mL de agua desionizada y se

ellos.

mezcló por algunos minutos con el fin de tratar de homogenizar. Posteriormente

MATERIALES Y MÉTODOS

cada uno de los diferentes tubos se La reacción de Maillard se basa en la condensación entre el grupo amino de los

sometieron a calentamiento en donde se observó el color y olor de todos ellos.

aminoácidos o proteínas y el grupo carbonilo generando

de

azúcares

subproductos

reductores, como

las

melanoidinas que son polímeros de color oscuro y los cuales a su vez pueden ser

PARDEAMIENTO

EN

FRITURAS:

Inicialmente se pelaron dos papas, las cuales

se cortaron

en tres

formas

geométricas diferentes (triangulo, círculos y cuadrados), posteriormente se realizó el

deseados o indeseados. (3)

escaldado en agua a una temperatura de Para la caramelización se utiliza como medio principal el calentamiento y posterior

deshidratación

del

azúcar,

teniendo en cuenta que cuando se trata de disacáridos no reductores debe haber una

95°C por un minuto aproximadamente y se colocaron durante una hora en distintos beaker cada una de las figuras, así: círculos en agua, cuadrado en glucosa al 1% y triángulos en sacarosa al 1%. Una

vez pasado el tiempo estipulado se retiraron las figuras de las diferentes soluciones y se secaron para someter a fritura, observando el orden de la aparición

Tabla 2. Orden de reacción en fritura. Orden de reacción 1 2 3

Forma Cuadrado Triángulo Círculo

Sustancia de contacto Glucosa Sacarosa Agua

del pardeamiento. CARAMELIZACION: Se pesó 1 gramo

Finalmente, en la Tabla 3 se registraron las

de cada azúcar (glucosa, fructosa y

observaciones realizadas en la prueba de

sacarosa) en cápsulas limpias y secas, a

caramelización y posterior aplicación de la

cada una de ellas se le adicionó 5 mL de

prueba de Fehling.

agua desionizada, con agitación constante.

Tabla 3. Tiempos de reacción de los azúcares y prueba de Fehling.

Se sometió a calentamiento hasta obtener caramelo, se observó el orden de aparición del color y finalmente se aplicó la prueba de Fehling a cada uno de los caramelos

Azúcar empleado

Tiempo de caramelización

Glucosa Fructosa Sacarosa

7 minutos 6 minutos 6 minutos

Prueba de Fehling + + +

obtenido. RESULTADOS

DISCUSIÓN

En la Tabla 1 se registraron las

Analizando los resultados de la Tabla 1,

observaciones realizadas a las diferentes

debe tenerse en cuenta que las reacciones

reacciones entre distintos aminoácidos con

de Maillard observadas se dan por lo

azúcares reductores y no reductores.

siguiente:

Luego, en la Tabla 2 se registró el orden de pardeamiento de la papa sometida a fritura.

Tabla 1. Observaciones de la marcha. Azúcar reductor / No reductor Aminoácido

GLUCOSA

CASEÍNA

Color amarillo intenso con ligero aroma a leche materna.

ÁCIDO CÍTRICO (no amínico)

ÁCIDO ASPÁRTICO

TRIPTÓFANO

LEUCINA

TIROSINA

FRUCTOSA

La mayor parte de la mezcla se deshidrató. El color obtenido fue crema claro con aroma a leche. La mezcla permaneció líquida y Color amarillo, translúcido en la parte translúcida, con una ligera tonalidad superior del tubo y café claro en la parte café, muy tenue. El aroma era inferior. Aroma a crispetas. agradable, asociado al de las crispetas. La muestra se deshidrató y los cristales Se deshidrató toda la muestra. La quedaron adheridos al tubo de ensayo. muestra quedó adherida al tubo de El color obtenido era ámbar con aroma ensayo. El color obtenido fue café. Olor asociado a papas fritas en aceite similar al alcohol. reusado (viejo). Toda la muestra se deshidrató. El color Toda la muestra se deshidrató. El color obtenido fue café pardo y el aroma obtenido era ámbar y el olor se asoció a identificado se relacionó con leche humedad, a casa vieja. hervida. Se deshidrató toda la muestra. Los cristales de la mezcla quedaron Se deshidrató toda la muestra. El color adheridos a las paredes del tubo de final fue café oscuro, con aroma a ensayo. El color final fue amarillo plátano maduro /platanitos. oscuro, con aroma a plátano maduro /platanitos. Toda la muestra se deshidrató. La Toda la muestra se deshidrató. El color muestra quedó adherida a las paredes de la mezcla fue café claro con olor a del tubo de ensayo. El color obtenido panela. fue café pardo. Olor a caramelo.

SACAROSA La mezcla resultó viscosa, de un color amarillo claro y con un ligero olor a leche. La textura final fue cristalina, de color amarillo y olor característico de la panela. En esta mezcla la textura final fue ligera, de color amarillo y olor a panela. La mezcla quedó cristalina, de tonalidades amarillas y con olor a leche hervida. La mezcla quedó cristalina, de color amarillo y con olor a agua de panela. Además, quedaron cristales de leucina adheridos a las paredes del tubo. El color de la mezcla fue café claro con olor asociado al de las papas quemadas por fritura. Apariencia espumosa.

1. Aunque la sacarosa es un azúcar no reductor,

en

esta

práctica,

las

La reacción de Maillard fue evidente en las diferentes

reacciones

gracias

al

reacciones que la involucran se dan

mecanismo propio de la reacción: entre los

gracias a la hidrólisis de este azúcar

múltiples compuestos generados entre los

debido al calentamiento, obteniéndose

aminoácidos y los azúcares reductores

sus dos monosacáridos constituyentes

sometidos a altas temperaturas, los más

que sí son reductores.

característicos

son

las

melanoidinas,

2. En todos los casos se dio la reacción de

responsables de los cambios de color que

Maillard ya que en todas las reacciones

van desde tonalidades amarillas, cafés e

hubo presencia de azúcares reductores

incluso negro, que afectan también el

y aminoácidos con el grupo amino

aroma de las sustancias. (2)

libre (excepto el ácido cítrico). En cuanto a las reacciones producidas con la caseína debe tenerse en cuenta que esta proteína es una mezcla de 4 proteínas, las cuales están conformadas por largas cadenas de aminoácidos (4). Las caseínas están formadas por aminoácidos como la lisina (aminoácido característico de la leche) o la metionina, entre otros, que posibilitan la reacción de Maillard en presencia de los diferentes azúcares reductores.

Aunque no se analizó, seguramente también hubo cambios a nivel del sabor. En las reacciones que involucraron ácido cítrico, los cambios evidenciados pueden atribuirse

a

una

reacción

de

caramelización y no de Maillard ya que éste ácido no tiene presencia de algún grupo amino. En este caso, el ácido puede acelerar la deshidratación de los azúcares y participa en la hidrólisis de la sacarosa, pero el mecanismo bajo el cual se producen las melanoidinas es diferente en comparación a la reacción de Maillard.

Los olores percibidos no fueron iguales en

Por último, estuvo la papa que se dejó

todas las muestras y esto se da por las

sumergida en agua. Es posible, que al estar

propiedades estructurales y funcionales

sumergida en agua su actividad de agua se

propias de cada aminoácido y cada azúcar.

haya visto afectada. En caso de que la papa

Además, la identificación o relación de

haya absorbido agua y su actividad acuosa

cada aroma es un variable muy subjetiva

haya aumentado, podría haberse dado una

de la práctica y puede depender también

acción retardante o inhibidora de la

del olfato de cada experimentador.

reacción, ya que el agua diluye los

Respecto a la tabla 2, el orden de reacción

reactantes. (2)

permite analizar otro factor que también

Finalmente,

influye en la reacción de Maillard y es el

caramelización se esperaba que los

tipo de azúcares reductores. Como era de

tiempos

esperarse, la glucosa reaccionaría primero

diferentes, siendo menor el de la fructosa,

ya que los monosacáridos son más

seguido de la glucosa y por último el de la

efectivos en esta reacción respecto a los

sacarosa. Lo anterior se justifica en los

disacáridos, por ejemplo (2). La glucosa

puntos de fusión de cada sustancia siendo

tiene su grupo carbonilo libre para poder

menor de todos el de la fructosa. Además,

reaccionar en presencia del grupo amino.

se esperaba que la sacarosa tardara más

Luego, reaccionó la sacarosa y tomó más tiempo respecto a la glucosa ya que, como

de

en

la

prueba

caramelización

de

fueran

tiempo ya que antes de deshidratarse debe sufrir el proceso de hidrólisis.

se ha mencionado antes, la sacarosa es un

En este caso, se atribuye entonces a errores

azúcar no reductor y debe hidrolizarse

de los experimentadores y no del método.

para poder participar en la reacción de Maillard.

En cuanto a la caramelización pudo

CONCLUSIONES Entre los diferentes factores que influyen en las reacciones de pardeamiento no enzimático las más evidentes en la presente práctica fueron la temperatura, el tiempo de reacción y el tipo de azúcar

para la obtención de melanoidinas es diferente en comparación a la reacción de Maillard, ya que no es necesaria la presencia de un grupo amino para que se dé el pardeamiento.

utilizado. En las

confirmarse que el mecanismo que actúa

reacciones

de

Maillard,

la

temperatura fue clave para acelerar la velocidad de reacción. Además, los productos de la reacción también variaron, en algunos se obtuvieron líquidos viscosos

Además, las velocidades de reacción se dan con base al tipo de monosacárido o disacárido a caramelizar, dependiendo de la cantidad de carbonos en la cadena y sus diferentes puntos de fusión.

mientras que en otros algunos cristales

Por último, el control de todas estas

fueron formados; los aromas obtenidos de

variables resulta de gran importancia para

cada

fueron

la industria de alimentos debido a que

diferentes. De forma general, la reacción

pueden obtenerse en los productos aromas

de Maillard depende también del tipo de

y colores

deseados

aminoácido utilizado, la cantidad de

llamativos

y

grupos amino y de carbonos que contiene

consumidor. Si dichas variables no se

y la posición que tiene el grupo amino

controlan, pueden generar propiedades

dentro de dicha cadena. Por estas razones

organolépticas indeseables que pueden

los aromas, texturas y colores obtenidos

alterar incluso el valor nutricional del

fueron diferentes en cada caso.

producto y al final todo esto tiene un efecto

combinación

también

que sean más

apetecibles

para

el

negativo

sobre

todo

en

el

plano

económico. REFERENCIAS 1. Gutiérrez, J. Ciencia bromatológica. Principios generales de los alimentos. Madrid, España: DIAZ DE SANTOS. S.A; 2000. Pág 335-346 2. Badui S. Química de alimentos. Cuarta edición.

México:

PEARSON