Novena clase del laboratorio de Frutas y Hortalizas de la carrera de Ingeniería en Alimentos de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

1. 26/02/2010
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
EFECTO EN EL PROCESADO DE FRUTAS Y
HORTALIZAS
DRA. MA. ANDREA TREJO MÁRQUEZ
Las técnicas para la conservación y
procesamiento de frutas y vegetales
son diversas:
• .Aplicación de frío
• Aplicación de calor
• AM/AC
• Irradiación ionizante/no ionizante
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2. 26/02/2010
•Reducir carga microbiana
•Retrasar cambios químicos
Objetivo del alterantes.
procesamiento
y/o conservación •Inhibir acción enzimática.
•Modificación mínima de
atributos de calidad.
La intensidad de estos procesos origina
alteraciones severas que modifican los
atributos de calidad.
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3. 26/02/2010
EFECTOS DESEABLES DURANTE EL PROCESADO
Inactivación por calor de factores
antinutritivos.
Ablandamiento de tejidos duros o resistentes.
Formación de aroma
Formación de color
EFECTOS INDESEABLES DURANTE EL PROCESADO
Pérdida de vitaminas por efecto de calor.
Decoloración
Cambios de textura.
Cambios de aroma.
Cambios de sabor.
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4. 26/02/2010
Cambios Químicos
Reacciones Enzimáticas
Efectos en el
procesamiento de
frutas y verduras
Ruptura celular
Estructura celular
CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE EL
PROCESAMIENTO
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5. 26/02/2010
CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE EL
PROCESAMIENTO.
La intensidad y velocidad de reacción química en un
alimento depende de factores:
Concentración, disponibilidad y movilidad de los
sustratos de reacción
temperatura
pH
Presencia de inhibidores o catalizadores
Potencial de oxido-reducción
Compuestos Productos Importancia
que
reaccionan
Clorofila Feofitinas Los pHs bajos y las altas temperaturas ,
favorecen esta reacción que produce una
decoloración marrón verdosa en las conservas
de vegetales verdes.
La formación de PCA durante tratamientos
Glutamina Pirrolidina,ac. térmicos de las conservas vegetales,
Carboxilico contribuyen a la formación de feofitina y a la
formación de aromas anormales.
Trans- cis, trans- El calor, la luz o la acidez producen la
carotenoides carotenoides isomerización de todos los carotenoides trans
en distintos isómeros cis. Esta reacción origina
pérdidas de la actividad de la vitamina A y
cambios de color.
Pirimidina y El calentamiento a pH <6 produce la rotura del
Tiamina puente de metileno de la vit. B1 con formación
tiazol
de productos.
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6. 26/02/2010
Compuestos Productos Importancia
que
reaccionan
Ác. Ascórbico Ác. La oxidación en presencia de O2 molecular
Dehidroascór- origina pérdidas en la actividad de la vitamina
bico C y puede estar relacionada con otras
reacciones reductoras, como la formación de
enlaces disulfuros durante la formación del
gluten, o la conversión de etanol en
acetaldehído en el envejecimiento de vinos.
Ác. Orgánicos, Quelantes del El ácido fítico o el cítrico pueden secuestrar al
Ca2+ Ca 2+ Ca2+ de los pectatos y por lo tanto provocar
ablandamiento en frutas enlatadas.
Fe2+ Fe3+ La oxidación del hierro puede tener dos
importantes consecuencias, una mayor
oxidación de lípidos y una disminución de
absorción del hierro a nivel instestinal.
CAMBIOS ENZIMÁTICOS DURANTE
EL PROCESAMIENTO
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7. 26/02/2010
REACCIONES ENZIMÁTICAS
Los efectos de la ruptura celular se deben controlar
con una previa inactivación enzimática.
Previo a operaciones básicas como el pelado,
cortado, o elaboración de pulpas.
Reducir el tiempo entre ruptura del tejido y la
inactivación enzimática.
REACCIONES ENZIMÁTICAS
Ej. Escaldado, previo a tratamientos térmicos o de
congelación.
El hot break inactivación de PG en jugos de tomate,
para evitar la disminución de la viscosidad.
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8. 26/02/2010
PARDEAMIENTO
ENZIMÁTICO
•Ocasiona significativos problemas de calidad
en la conservación de frutas y verduras. Las
alteraciones aparecen sobre todo cuando los
productos vegetales han sufrido algún daño en
sus tejidos por contusiones ocasionadas por
troceado, extracción de jugo, deshidratación,
PARDEAMIENTO congelación, etc.
ENZIMÁTICO
• Los más susceptibles a esta alteración son:
papas, champiñón, manzana, duraznos, peras y
plátanos.
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9. 26/02/2010
• No siempre la formación de estos pigmentos
coloreados se ha de considerar como un
fenómeno químico indeseable.
Ej. Dentro de la tecnología de productos
vegetales en los que precisamente se busca
PARDEAMIENTO
esta transformación de los compuestos
ENZIMÁTICO fenólicos: procesos de maduración de dátiles,
secado de granos de cacao, fermentación de
hojas de té.
• Alteración química, que en su primera etapa
es enzimática y que tiene como sustratos a los
compuestos fenólicos que se transforman en
PARDEAMIENTO estructuras poliméricas con coloraciones
pardas.
ENZIMÁTICO
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10. 26/02/2010
•Sustratos del pardeamiento enzimático:
monofenoles, ortodifenoles, polifenoles, con
mayor o menor reactividad en función de la
estructura.
PARDEAMIENTO
ENZIMÁTICO
• Orto-difenol y sus derivados: pirocatecol,
ácido cafeico, ácido protocatéquico.
Principales - Compuestos derivados del L-tirosina: la
compuestos dopa (papa) y la dopamina (plátanos).
Fenólicos
en productos - Los ácidos orgánicos que incluyen en sus
vegetales estructuras anillos aromáticos: el ác.
Gálico (puede tomar parte de algunos
taninos hidrosolubles) y el ác. Clorogénico
(granos café, Manzanas, papas).
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11. 26/02/2010
Principales compuestos Fenólicos
en productos vegetales
Principales compuestos Fenólicos
en productos vegetales.
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Principales compuestos Fenólicos
en productos vegetales.
- Los compuestos flavonoides, que pueden
encontrarse bajo las formas más diversas:
Principales °Antocianos, que presentan coloraciones muy
compuestos sensibles a las variaciones de pH ó a la pérdida
Fenólicos hidrolítica del grupo glucídico.
en productos
vegetales °Los flavonoles, como el quercetol.
°Las favononas, naringenol, cuyo glucósido con
glucosa y ramnosa es la narangina, responsable
del amargor de cítricos.
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13. 26/02/2010
Principales compuestos Fenólicos
en productos vegetales.
-- Las ligninas, que son polímeros fenólicos
responsables de las estructuras rígidas de
muchos vegetales.
Principales
compuestos --Los taninos, derivados pirogálicos y otros
Fenólicos condensados catéquicos, que reaccionan con
en productos proteínas y que bajo sus formas oxidadas
aportadas por el lúpulo, participan en la turbidez
vegetales
de las cervezas o pueden formar compuestos
pigmentados pardos.
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14. 26/02/2010
Mecanismo de Reacción
El pardeamiento enzimático transcurre a través de un proceso
muy complejo, en el que se pueden distinguir cinco etapas
cada una con mecanismos de actuación propia, de naturaleza
enzimática las dos primeras.
1. Hidroxilación inicial mediante actividad cresolasa
2. Oxidación a quinonas por actividad catecolasa
3. Hidroxilación química secundaria de las quinonas.
4. Cambios intramoleculares entre quinonas y fenoles
5. Condensación de quinonas para dar lugar a polimeros.
Mecanismo de Reacción
1. Hidroxilación inicial mediante actividad cresolasa.
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15. 26/02/2010
Mecanismo de Reacción
2.- Oxidación a quinonas por actividad catecolasa
Mecanismo de Reacción
3.- Hidroxilación química secundaria de las quinonas.
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Mecanismo de Reacción
4.- Cambios intramoleculares entre quinonas y fenoles
Mecanismo de Reacción
5.- Condensación de quinonas para dar lugar a polimeros
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17. 26/02/2010
- Presencia de sustratos
fenólicos adecuados.
Para - Sistema enzimático activo:
que el pardeamiento enzima o-difenol oxígeno
tenga lugar hace falta oxidoreductasa, con átomos
de cobre como grupo
que ocurran tres factores
prostético.
esenciales:
- Presencia de oxígeno
Es posible actuar sobre dos de estos
Factores:
• La actividad enzimática
Para
el control de las • La disponibilidad del oxígeno.
etapas
iniciadoras del
pardeamiento • Poco se puede hacer para una eliminación
del sustrato, bien elegir variedades
pobres en ellos, o bien intentar su
transformación en derivados menos
reactivos.
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18. 26/02/2010
MÉTODOS PARA PREVENIR PARDEAMIENTO
ENZIMÁTICO EN FRUTOS Y VERDURAS
Para impedir el pardeamiento en productos vegetales podrían
ser aplicados numerosos medios para impedir la alteración, pero
por razones de toxicidad, productos secundarios desfavorables,
exigencias legales o costo de la operación, reducen a siete los
recursos con aplicación práctica:
MÉTODOS PARA PREVENIR PARDEAMIENTO
ENZIMÁTICO EN FRUTOS Y VERDURAS
1. Aplicación de calor.
2. Aplicación de compuestos reductores, como ácido ascórbico.
3. Tratamientos con anhídrido sulfuroso o sulfitos.
4. Exclusión de oxígeno.
5. Inhibición de sistemas enzimáticos por el cloruro de sodio.
6. Metilación de los grupos fenoles.
7. Variación del pH mediante uso de acidulantes.
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19. 26/02/2010
APLICACIÓN DE CALOR.
Es muy importante acortar el tiempo del escaldado
tanto como sea posible. Las pérdidas de nutrientes
pueden disminuirse escaldando al vapor, en lugar
de hacerlo con agua, ya que así se reduce
notablemente las pérdidas por lixiviación.
APLICACIÓN DE CALOR.
El método más empleado para inactivar las enzimas
fenolasas suelen ser tratamientos con agua caliente, estas
enzimas se inactivan a temperaturas entre 85 y 95°C, en
muy poco tiempo. Sin embargo, el escaldado puede
modificar las características organolépticas y nutritivas
del producto.
Puede realizarse por:
inmersión en agua caliente,
vapor
aspersión.
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20. 26/02/2010
ESCALDADO
El objetivo principal es inactivar los sistemas enzimáticos
responsables de las alteraciones de calidad sensorial (aparición
de olores y sabores extraños) y nutricionales (pérdida de
vitaminas) que se producen durante la conservación.
ESCALDADO
• Destruye las formas vegetativas de
los microorganismos existentes en las
superficies de los productos.
• Completa la acción de lavado.
•Elimina los restos de plaguicidas.
Ventajas
•Mejora el color de los vegetales
secundarias
verdes.
del
escaldado • Elimina sabores extraños
consecuencia de gases y otros
productos volátiles formados durante
el intervalo entre la recolección y el
procesado.
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21. 26/02/2010
ESCALDADO
• Destrucción de oxidasas,
peroxidasas, catalasas, lipoxigenasas
OBJETIVOS por acción del calor y su eficacia es
del verificada controlando la actividad de
la peroxidasa y catalasa dado su
escaldado mayor termoresistencia.
ESCALDADO
• La duración varía dependen del
método empleado, la especie y
variedad del producto, sus
dimensiones, estado de madurez y
principalmente la temperatura.
F: representa el tiempo necesario para
Características
obtener a 100°C la tasa de
del inactivación enzimática que garantiza
escaldado la estabilidad del producto durante su
conservación.
Z: es la elevación de la temperatura
que permite reducir al 90% la duración
práctica del escaldado.
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22. 26/02/2010
ESCALDADOR DE VAPOR SECO
Escaldador
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23. 26/02/2010
Escaldador cuello de cisne
El calentamiento durante el
escaldado mata las células, solubiliza
las sustancias pecticas y causa
EFECTOS DEL
cambios irreversibles en la estructura
ESCALDADO celular y en las características
mecánicas de los tejidos vegetales.
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24. 26/02/2010
La alteración de membranas
EFECTOS DEL citoplasmáticas aumenta su
permeabilidad penetrando el agua de
ESCALDADO escalde en las células y los espacios
intracelulares expulsando los gases y
otros productos volátiles.
Desnaturalización de proteínas, la
EFECTOS DEL pérdida de sustancias solubles como
vitaminas, sales minerales y
ESCALDADO azúcares.
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25. 26/02/2010
Los cloroplasto y
cromoplastos se hinchan y
EFECTOS DEL desintegran, los carotenos y
ESCALDADO las clorofilas se difunden en
la célula y al medio de
escalde.
Los efectos negativos del
escaldado son
EFECTOS DEL
principalmente la
ESCALDADO modificación permanente de
la estructura vegetal, la
solubilización y destrucción
de nutrientes y vitaminas.
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26. 26/02/2010
EFECTOS DEL Los gránulos de almidón se
ESCALDADO solubilizan y gelatinizan,
ocupando todo o parte del
citoplasma.
EFECTOS DEL Las modificaciones de color
ESCALDADO debido a la transformación de
clorofilas en feofitinas son tanto
más intensas a medida que el
escaldado es más largo y más
elevada temperatura.
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27. 26/02/2010
ESCALDADO
Tiempo de Evaluación de la calidad
escaldado Actividad enzimática residual después de conservación
en agua Lipoxigenasa Catalasa Peroxidasa Color, Sabor y aroma
% % % %
NO 100 100 100 Decolorado Fuerte sabor
extraño
2.5s 80 36 65 Decolorado Sabor extraño
5s 62 28 52 Decolorado Bueno
10s 6 2 34 Bueno Bueno
15s 1 0.3 23 Bueno Bueno
3min - - 0.3 Bueno Bueno
ADICIÓN DE COMPUESTOS REDUTORES.
Pueden convertir de nuevo las quinonas a fenoles e impedir, o al
menos retrasar el desarrollo del pardeamiento enzimático. Uno
de los reductores más utilizados es el ácido ascórbico, muy
usado en la producción de purés, jugos de frutas y vegetales.
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28. 26/02/2010
TRATAMIENTO CON ANHIDRIDO SULFUROSO
Los mejores inhibidores de la actividad enzimática de las
polifenol oxidasas son:
• El anhidrido sulfuroso
• Las sales sódicas de sulfitos
• Bisulfitos y
•Metabisulfitos
Estos compuestos son usados también como antisépticos,
aunque a diferentes niveles de los aplicados para prevenir
pardeamiento enzimático.
TRATAMIENTO CON ANHIDRIDO SULFUROSO
• Basta con niveles de ppm para que actúen con eficacia.
• Se suelen aplicar en aquellos productos donde el tratamiento
térmico puede ocasionar cambios en textura o desarrollar sabores
anormales.
• Efectos indeseables la destrucción de la tiamina lo que provoca
pérdida del valor nutritivo.
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29. 26/02/2010
EXCLUSIÓN DEL OXÍGENO.
Generalmente su empleo queda reducido al envasado al vacío o en
atmósfera de nitrógeno.
INHIBICIÓN POR ADICIÓN DE CLORURO DE SODIO.
La inmersión del vegetal en una solución diluida de
cloruro de sodio, inmediatamente después de ser
troceada, ha resultado eficaz para evitar el
pardeamiento.
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30. 26/02/2010
INHIBICIÓN POR ADICIÓN DE CLORURO DE SODIO.
Se debe a una inactivación enzimática por la acción de la
sal, bastando para ello concentraciones de 0.1%.
Desventaja: por razones de sabor salado que aporta, el
método se limita a las verduras y no se puede hacer
extensivo a frutas.
METILACIÓN DE LOS GRUPOS FENOLES.
La aplicación de este método implica la inmersión de
los trozos de vegetales en una solución con la enzima
y el donador de los grupos metilos. Tiene el
inconveniente de exigir un pH ligeramente alcalino,
que dificulta su empleo en frutos.
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31. 26/02/2010
METILACIÓN DE LOS GRUPOS FENOLES.
La metilación de los grupos hidroxilos puede servir de
protección al bloquear los grupos reactivos.
Por ello, se ha querido aprovechar que los vegetales suelen
tener enzimas como la o-metil transferasa, que metila los
orto-difenoles en presencia de compuestos donadores de
grupos metilos, como la s-adenosilmetionina.
METILACIÓN DE LOS GRUPOS FENOLES.
sustratos de fenolasas No sustratos de fenolasas
o-metil transferasa
catecol guayacol
S-adenosil metionina + ácido cafeico ácido ferulico
ácido clorogénico ác. 3-feruloil-quinico
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32. 26/02/2010
METILACIÓN DE LOS GRUPOS FENOLES.
VARIACIÓN DEL PH MEDIANTE ACIDULANTES.
Se adicionan ácidos orgánicos con la finalidad de
reducir el pH del tejido vegetal y con ello
amortiguar la velocidad de desarrollo del
pardeamiento enzimático.
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33. 26/02/2010
• Se utilizan ácidos que se encuentran de
manera natural como: Cítrico, málico,
ascórbico.
VARIACIÓN DEL PH
MEDIANTE • Se busca llegar a pH 4.
ACIDULANTES.
• En la industria de frutas congeladas se
suele usar una mezcla de ascórbico con
cítrico.
RUPTURA CELULAR POR EL PROCESAMIENTO
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34. 26/02/2010
RUPTURA CELULAR
Ruptura celular contribuye a los cambios no
enzimáticos.
La ruptura de la vacuola central libera ácidos que
modifican el pH del medio y alteran el ritmo de las
numerosas reacciones pH-dependientes. ej. Cambios
color.
La ruptura celular puede aumentar la tasa de
oxidación no enzimática, producirse un incremento
en la concentración de oxígeno.
RUPTURA CELULAR
Durante la congelación la formación de cristales de
hielo rompen las paredes celulares, provocan salida
de solutos.
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35. 26/02/2010
CAMBIOS EN ESTRUCTURA
CELULAR
CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA MOLECULAR
La estructuras membranosas como los cloroplastos resultan
irreversiblemente dañados durante los tratamientos
térmicos y los componentes (clorofila, lípidos, proteínas)
quedan más disponibles para participar en diversas
reacciones.
Los polisacáridos de las células vegetales están
perfectamente ordenados y la integridad de la estructura
dependen de ese orden.
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36. 26/02/2010
CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA MOLECULAR
El calor provoca que absorban agua, se hinchen y se
vuelvan más móviles y disponibles para participar en las
reacciones químicas.
El aumento de volumen rompe la estructura , hasta
provocar cambios en los componentes próximos.
Selecciona el mejor método de control de pardeamiento
enzimático para los siguientes productos:
a) Brócoli
b) Espinaca
c) papa
d) Puré manzana
e) Jugo naranja
Fundamente tu respuesta y explica cada uno de los
métodos seleccionado.
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