Factores que Afectan la Reacción de Maillard

Factores que afectan a la reacción de Maillard:

• pH: Se favorece en condiciones alcalinas. La velocidad máxima se alcanza a pH=10, lo que ayuda a la apertura de los azúcares. En pH ácidos, la reacción se inhibe ya que el grupo amino se protona y la reacción es más lenta. En el dulce de leche, se añaden sales para hacer el pH más alcalino y favorecer la reacción.

• Temperatura: Se potencia con la temperatura. Las temperaturas elevadas aceleran la reacción, mientras que las bajas temperaturas la ralentizan.

• Actividad de agua: La velocidad es máxima en los intervalos entre 0.6-0.9. Fuera de ese rango, se inhibe. Si es superior a 0.9, se diluyen los reactantes, disminuyendo la posibilidad de reacción del grupo amino y del carbonilo. Si es menor a 0.6, se reduce la movilidad de los reactantes.

• Tipos de aminoácidos: A mayores grupos de aminos y cadena larga, mayor susceptibilidad a la reacción. La lisina destaca por su frecuente intervención. Arginina, histidina o triptófano también son importantes; cuanto más alejado esté el grupo amino, más reactivo será el grupo carbonilo, favoreciendo la reacción.

• Tipo de azúcares reductores: Necesitan grupos carbonilos libres para intervenir en la reacción. La xilosa es el azúcar más reactivo. El orden de reactividad es: Pentosas > Hexosas; Aldosas > Cetosas; Monosacáridos > Disacáridos.

• Presencia de metales pesados: Su presencia (especialmente cobre y hierro) actúa como catalizadores al final de la reacción, favoreciendo la velocidad.

• Oxígeno: Su presencia favorece la velocidad de reacción.

• Luz: Su presencia también favorece la velocidad de reacción, dando una polimerización.

Procesado de las Vitaminas

Durante el procesado, la actividad vitamínica se reduce debido a pérdidas. Mantener las vitaminas mejora la calidad del alimento.

• Pelado o corte: Supone la pérdida de vitaminas presentes en la piel. En frutas, se pierden vitamina E y folatos.

• Molienda: Pérdida de vitaminas de un 70-80%.

• Lavado: Pérdida de vitaminas hidrosolubles por lixiviación, dependiendo del volumen de lavado.

• Escaldado: Si se realiza con agua, hay pérdidas por lixiviación. Si se hace al vapor, las pérdidas son menores.

• Tratamientos térmicos: La temperatura inactiva las vitaminas a elevadas temperaturas. Se conservan mejor a tiempo corto y temperatura elevada. La pasteurización tiene pérdidas de un 10% y la esterilización de un 60-70%. Los factores que afectan al tratamiento térmico son:

  • pH
  • Luz
  • Oxígeno: Puede oxidar las vitaminas, generando reacciones degradativas.
  • Acidez: Favorece la destrucción de las vitaminas, especialmente la vitamina B12.
  • Presencia de otras sustancias: Como el cloro, que es un oxidante, y metales, que afectan la actividad vitamínica.

• Almacenamiento: Se pierde gran parte de la actividad vitamínica.

• Congelación: No destruye las vitaminas, pero las operaciones previas (lavado, pelado, escaldado) sí. Se pierden las hidrosolubles.

• Descongelación: Afecta la estructura de los alimentos. La congelación rápida forma pequeños cristales, mientras que la lenta forma cristales grandes que rompen los tejidos.

• Deshidratación: Disminuye la cantidad de agua, la velocidad de reacción y aumenta la concentración de sustratos. Los tipos son:

  • Secado al sol: Proceso lento con mayor pérdida de vitamina A, vitamina C y vitamina B2.
  • Calor: Activa productos que atacan a las vitaminas. También es un proceso lento.
  • Liofilización: Se deshidratan productos congelados al vacío para eliminar los cristales de hielo.

• Interacción de sustancias químicas: Añadidas durante los tratamientos de los alimentos.

  • Sulfitos: Problemas con las vitaminas B1, B6 y folatos.
  • Nitritos: Reducen el contenido en vitaminas, dan color y reaccionan con otros compuestos como los carotenoides.

Capacidad de Formación de Masa en Proteínas

La capacidad de formar masas es una propiedad funcional de las proteínas, especialmente en el gluten y el trigo. Es útil en panadería, donde el gluten de los cereales (mezcla heterogénea de gliadinas y gluteninas hidrofóbicas) proporciona propiedades viscoelásticas. Predominan los aminoácidos prolina (14%) y glutamina (34%). También existen aminoácidos azufrados (cisteína y cistina) que generan puentes disulfuro, y puentes de hidrógeno entre la glutamina. La matriz retiene CO2 generado por la fermentación de las levaduras.

Consiste en la mezcla de harina y agua que se amasan. Con el amasado se desnaturaliza la estructura de las proteínas y se vuelven a reorganizarse ya que vuelven a interaccionar y a formar una red elástica.

Enzimas Importantes en Tecnología de los Alimentos

Las enzimas son importantes en Tecnología de los Alimentos. Se dividen en los siguientes subgrupos:

• Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de óxido-reducción donde se intercambian H+ y electrones. Destacan la citocromoxidasa, las polifenoloxidasas, las lipooxigenasas, las peroxidasas y las catalasas.

• Transferasas: Intercambian grupos funcionales diferentes al H de un sustrato a otro. Destaca la glucoquinasa que cede grupos fosfato.

• Hidrolasas: Catalizan reacciones de hidrólisis. Destacan:

  • Amilasas: Hidrolizan el almidón.
    • α-amilasa: Rompe el enlace α (1-4)
    • β-amilasa: Rompe las pectinas y evita la turbidez.
    • Pululasa.
  • Lactasa: Desdobla la lactosa en glucosa + galactosa.
  • Esterasas y lipasas: Hidrolizan triglicéridos (esterasas) y ácidos grasos (lipasas). Rompen sus enlaces éster dando lugar a ácidos grasos libres.
  • Proteasas: Hidrolizan enlaces peptídicos.
    • Papaína: Presente en la papaya.
    • Bromelina: Presente en los vegetales.
  • Pectinasas: Modifican la textura atacando a las proteínas.
  • Invertasa: Atacan a la sacarosa, dando lugar a la glucosa y a la fructosa.

• Liasas: Catalizan reacciones de ruptura o soldadura de sustratos. Destaca el acetato descarboxilasa: hace que el ácido acético se transforme en acetona y CO2.

• Isomerasas: Catalizan interconversiones de isómeros, es decir, intercambian isómeros. Destaca la glucosaisomerasa que pasa de glucosa a fructosa.

• Ligasas: Catalizan la unión de dos compuestos mediante la intervención del ATP. Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis simultánea de un nucleótido trifosfato. Destaca la piruvato descarboxilasa.

Deterioro Químico de los Lípidos: Reacciones Oxidativas

La autooxidación o rancidez oxidativa es la alteración más importante en la vida comercial de los alimentos (1% de grasa). Reaccionan en cadena y es difícil pararla. Esta alteración tiene efectos indeseables:

• Características sensoriales: Modifican el color, olor, textura, sabor…

• Propiedades funcionales: Baja capacidad de retención de agua, disminuyen las propiedades emulsionantes.

• Afectan al valor nutritivo: Se oxidan los ácidos grasos esenciales.

• Generan productos nocivos: Durante las reacciones de oxidación.

Los factores que afectan a la autooxidación son:

• Grado de insaturación: Ataca a los dobles enlaces. A mayor número de dobles enlaces, mayor ataque al ácido graso.
• Presencia de oxígeno: A mayor oxígeno, mayor velocidad de oxidación.
• Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad de oxidación.
• Luz: A mayor cantidad de luz, mayor oxidación.
• Pigmentos y enzimas: Potencian la oxidación como las lipasas y la hemoglobina.
• Trazos de metales: Su presencia potencia la oxidación.

Para controlar las alteraciones, se utilizan:

• Antioxidantes: Pueden ser naturales como el aceite de oliva. Si los aceites se refinan, se eliminan los tocoferoles, impidiendo la oxidación, aunque se pueden añadir después. Por ejemplo, el romero, el limón, el ácido ascórbico…
• Con vacío: Elimina el oxígeno ayudando a conservar en buen estado el alimento.
• Refrigeración: Retrasa la oxidación por el frío, prolongando su vida útil.
• Oscuridad: Como la luz acelera la oxidación, se priva de ella para que no se altere el alimento.

Las etapas de la autooxidación son las siguientes:

• Iniciación: Se necesitan radicales libres para incorporar el oxígeno. A partir del ácido graso que cede un protón del carbono metilénico, forma un radical libre llamado alcoilo, que absorbe el oxígeno. La iniciación primaria necesita una elevada energía de activación dado por elevadas temperaturas, catalizadores, luz, pigmentos, enzimas…
• Propagación: Los radicales libres se combinan con el oxígeno formando radicales peroxi, que a su vez se irán combinando con otros ácidos grasos insaturados. Su energía de activación es baja. En un momento se produce una iniciación secundaria, que forma radicales libres cuando aparecen los peroxis.
• Terminación: Los diferentes radicales libres reaccionan entre ellos formando moléculas más estables (éteres, peróxidos…). Se encuentran todo oxidado.

Diferencia entre Pigmento y Colorante Natural

Los pigmentos son los encargados de proporcionarles color a los alimentos, dando lugar a la aceptación o al rechazo. Destacan la clorofila (en los vegetales), la mioglobina (en la carne), en el procesado (pardeamiento enzimático) y los colorantes (mantienen el color).

• Carotenoides: Pueden ser de color rojo, amarillo o naranja. Se componen de dobles enlaces que son sensibles a la oxidación y al calor ya que con este último se pueden generar isomerizaciones dando el cambio de color.

  • Caroteno: Tiene actividad de provitamina A (necesita ser transformada en vitamina para ser aprovechada).
    • β-caroteno: Se encuentra en la zanahoria.
    • Licopeno: En el tomate, no tiene provitamina.
    • Capsantina: En el pimiento.
  • Xantofilas: Son derivados oxigenados de los carotenos y no tienen provitamina A.
    • Luteína: Presente en la yema de huevo.
    • Criptoxantina: Se encuentra en la mantequilla.
    • Cantaxantina: Presentes en los crustáceos rojos.

• Clorofila: Es el color verde poco estable presente en los vegetales. El principal problema es la pérdida de magnesio por tratamiento térmico (calor). Cuando se pierde el magnesio pasa de un color verde brillante a un verde oliva, formándose la feofitina. Es sensible a la luz, al oxígeno y a la acidez. La solución contra la pérdida de magnesio es sustituirlo por derivados de la clorofila como el zinc y el cobre, ya que estos son más estables y se queda el color verde.

• Mioglobina: El contenido varía entre las especies de animales, haciéndose mayor en adultos y en vacuno. Se diferencia una parte proteica (globina) y un grupo prostético (grupo hemo). Cuando se encuentra en presencia de oxígeno, es de rojo intenso donde el hierro se encuentra Fe2+. Con calentamiento térmico pasa de Fe2+ a Fe3+ y hace que se desnaturalice la proteína dando un color pardo. Si hay poco oxígeno, la mioglobina se oxida dando lugar a la metamioglobina (Fe3+) con un color pardo. Si se añaden sulfitos, se genera la sulfomioglobina y es de color verde. Si se añaden nitritos, da lugar a la nitrosomioglobina que solo se permite en fabricaciones largas en concentraciones de 75ppm.

• Antocianos: Son pigmentos fenólicos responsables del color rojo-púrpura en uvas, moras y ciruelas. Son flavonoides muy poco estables, son sensibles a los cambios de pH, pero estable cuando alcanza el pH=3.2. Además, son inestables al calor, al oxígeno, a la luz, a los sulfitos y al ácido ascórbico. Se asocian a otros compuestos como los taninos.

• Flavonoides: Son pigmentos fenólicos resistentes al calor y al oxígeno. Son responsables del color blanco de la coliflor y del elevado poder antioxidante.

• Taninos: Son compuestos fenólicos de color variables desde el amarillo hasta el color café. Son estables a pH ácido e interaccionan con otros compuestos como proteínas y sacáridos usándose así de clarificante (evitan la turbidez). En las frutas, dan sabor amargo.

• Betalainas: Son compuestos fenólicos responsables del color violeta de la remolacha, aunque pueden ir de blancos a rojos. Son sensibles al calor, al pH, a la actividad de agua y a la luz.