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Efectos del procesamiento

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

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  • 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 1
  • 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. 2
  • 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. 3
  • 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 4
  • 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. 5
  • 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 6
  • 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. 7
  • 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. 8
  • 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 9
  • 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). 10
  • 11. 26/02/2010 Principales compuestos Fenólicos en productos vegetales Principales compuestos Fenólicos en productos vegetales. 11
  • 12. 26/02/2010 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. 12
  • 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. 13
  • 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. 14
  • 15. 26/02/2010 Mecanismo de Reacción 2.- Oxidación a quinonas por actividad catecolasa Mecanismo de Reacción 3.- Hidroxilación química secundaria de las quinonas. 15
  • 16. 26/02/2010 Mecanismo de Reacción 4.- Cambios intramoleculares entre quinonas y fenoles Mecanismo de Reacción 5.- Condensación de quinonas para dar lugar a polimeros 16
  • 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. 17
  • 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. 18
  • 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. 19
  • 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. 20
  • 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. 21
  • 22. 26/02/2010 ESCALDADOR DE VAPOR SECO Escaldador 22
  • 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. 23
  • 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. 24
  • 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. 25
  • 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. 26
  • 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. 27
  • 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. 28
  • 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. 29
  • 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. 30
  • 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 31
  • 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. 32
  • 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 33
  • 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. 34
  • 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. 35
  • 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. 36

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