Tipos De Pigmentos Y Colorantes 3j2u5d

I.

INTRODUCCIÓN

La aceptación de un alimento depende de muchos factores; entre los que destacan sus propiedades sensoriales en las que se incluye el color como primer o, el aroma, el sabor, la textura, etc. Los colores de los alimentos se deben a distintos compuestos principalmente orgánicos, algunos se producen durante su manejo y procesamiento y otros que son pigmentos naturales o colorantes añadidos. Cuando se someten a tratamientos térmicos, los alimentos desarrollan tonalidades que van desde un ligero amarillo hasta un intenso café, mediante las reacciones de Maillard y de caramelizacion; en otras ocasiones los pigmentos que contienen se alteran y cambian de color. Los compuestos responsables del aroma y del sabor son los constituyentes que están en menor concentración en el alimento (como vitaminas, minerales y pigmentos), pero que cumplen una función muy importante en la aceptación o rechazo de los alimentos; por esta razón con el desarrollo de nuevos productos se requiere de la adición de compuestos (llamadas aromatizantes, saborizantes, etc.), que se semejen las características sensoriales que tienen aquellos en su forma natural; es decir, no es suficiente que se elaboren con las mejores materias primas para que tengan un elevado valor nutritivo; mientras no presenten el color, el sabor o el aroma adecuados no serán consumidos.

II.

OBJETIVOS

III.

REVISION BIBLIOGRAFICA

1. COLOR: Los alimentos tanto en forma natural como procesada presentan un color característico y bien definido mediante el cual el consumidor los identifica, cualquier cambio que este sufra puede causar el rechazo de los productos. En términos generales los pigmentos relacionados con los alimentos se pueden dividir en 8 categorías: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Carotenoides Clorofilas Antocianinas Flavonoides Betalainas Taninos Mioglobina y hemoglobina Otros

Los seis primeros se encuentran fundamentalmente en productos vegetales. El séptimo grupo solo se encuentra en productos de origen animal. El octavo grupo se incluye un gran número de compuestos que también imparten color tanto a los tejidos vegetales como animales; en el que se incluyen quinonas, xantonas, la vitamina riboflavina como tal y en sus diferentes coenzimas, los citocromos, etc. Debido a que no son tan abundantes contribuyen poco al color de los alimentos. La mayoría de los pigmentos vegetales se localizan en el protoplasma de las células dentro de los organelos especializados llamados plastidios que pueden observar con el microscopio, ya que forman pequeñas placas o agujas de estructura cristalina; en algunos casos cuando son solubles en agua, se ubican disueltos en las vacuolas de las células. Algunos de ellos son hidrosolubles y su separación y aislamiento se facilita considerablemente pero existen otros que solo se solubilizan

A. CAROTENOIDES

Los carotenoides son los responsables de la gran mayoría de los colores amarillos, anaranjados o rojos presentes en los alimentos vegetales, y también de los colores anaranjados de varios alimentos animales. Desde el punto de vista químico, pertenecen a la familia de los terpenos, es decir están formados por unidades de isopreno (ocho unidades, es decir, cuarenta átomos de carbono), y su biosíntesis se produce a partir de isopentenil pirofosfato. Esto produce sus rasgos estructurales más evidentes, la presencia de un muchos dobles enlaces conjugados y de un buen número de ramificaciones de grupos metilo, situados en posiciones constantes. Se conocen alrededor de 600 compuestos de esta familia, que se dividen en dos tipos básicos: los carotenos, que son hidrocarburos, y las xantofilas, sus derivados oxigenados. A estos tipos hay que unir los apocarotenoides, de tamaño menor, formados por ruptura de los carotenoides típicos. En los vegetales verdes se encuentran en los cloroplastos, formando parte del sistema de biosíntesis a partir de la energía de la luz, pero son mucho más abundantes, y visibles, coloreando algunas raíces, frutas y flores. Dada su ubicuidad en el reino vegetal, la biosíntesis total anual de carotenoides se ha estimado en unos 100 millones de toneladas. Los animales no pueden sintetizar sustancias de este tipo, pero si pueden transformar una en otra, aunque con bastantes limitaciones. De los carotenoides conocidos, solamente alrededor del 10% tienen valor como vitamina A. Además del caroteno, los más importantes entre ellos son el a caroteno y la b criptoxantina. La condición fundamental para que tengan actividad vitamínica es que tengan cerrado y sin oxidar al menos uno de los anillos de los extremos de la estructura. Consecuentemente, varios de los carotenoides más comunes, como el licopeno, zeaxantina y luteína no tienen valor como vitamina A, aunque son muy importantes como pigmentos, y pueden tener también actividad como antioxidantes. En general, las xantofilas producen color

amarillo, mientras que los carotenoides son anaranjados o rojizos. Los carotenoides pueden desempeñar un papel como antioxidantes en la protección del organismo frente a los radicales libres, aunque esta cuestión está todavía en discusión. Sí parece claro que la presencia en la dieta de alimentos con contenidos elevados de carotenoides tiene efectos preventivos frente a ciertas enfermedades, aunque los experimentos en los que se han utilizado suplementos han dado resultados contradictorios, en algunos casos incluso evidenciando efectos perjudiciales. La presencia de gran número de dobles enlaces hace a a los carotenoides muy sensibles a la oxidación, especialmente en reacciones de fotooxidación con el oxígeno singlete. También se oxidan en presencia de lipoxigenasas, pero no de forma directa, sino por reacción con los hidroperóxidos. Las reacciones de oxidación dan lugar en todos los casos a la perdida de color. Generalmente, existe una gran dependencia entre la velocidad de oxidación y el ambiente en el que se encuentran. Dentro de los alimentos, los carotenoides son mucho más resistentes a la oxidación que en materiales pulverizados y secos, o en extractos. También pueden alterarse por isomerización. Salvo excepciones, como en algunas algas, los carotenoides naturales se encuentran siempre con todos los dobles enlaces en forma trans. Aunque en principio la configuracióntrans de los dobles sería la más estable, las repulsiones que inducen los grupos metilos laterales hace que algunos de los dobles enlaces puedan pasar a la configuración cis. Esta isomerización puede producirse por calentamiento, exposición a la luz o de forma espontánea en ciertos disolventes o en presencia de superfices activas.

B. CLOROFILA la clorofila es el pigmento fotorreceptor responsable de la primera etapa en la transformación de la energía de la luz solar en energía química, y consecuentemente la molécula responsable de la existencia de vida superior en la Tierra. Se encuentra en orgánulos específicos, los cloroplastos, asociada a lípidos y lipoproteínas. Distribución global de la clorofila en la Tierra. Aparece en color verde brillante, y es notable su concentración en las zonas templadas y polares de los océanos. En las zonas costeras la clorofila es también abundante, pero parte del efecto en la fotografía es debido a que los sedimentos tienen una absorción semejante. En el campo de la Ciencia y la Tecnología de los Alimentos el interés fundamental de la clorofila está en el color que confiere a los vegetales verdes, ya que desde el punto de vista nutricional, solamente el magnesio tiene alguna relevancia, y más bien escasa. La falta de estabilidad del color de la clorofila es un problema importante. No obstante esta falta de estabilidad, se utiliza también la clorofila extraída de vegetales como colorante natural en algunos alimentos. Es soluble en disolventes polares, como alcohol o acetona.

Estructura molecular de la clorofila La estructura de la moléculas de clorofila tiene dos partes: un anillo de porfirina (sustituida con pequeños grupos enlazados, sustituyentes) y una cadena larga llamada fitol. es un tetrapirrol, con cuatro anillos pentagonales de pirrol enlazados para formar un anillo mayor que es la porfirina. La hemoglobina de la sangre y otras proteínas contienen también una porfirina, que en ese otro caso constituye lo principal de un grupo hemo; y también se encuentra porfirina en la estructura de la vitamina B12. El grupo hemo contiene un átomo de hierro (Fe); la porfirina de la clorofila lleva en lugar equivalente un átomo de magnesio (Mg2+). La absorción de determinados picos del espectro de radiación (ver gráfica más abajo) es una propiedad de aquellas moléculas orgánicas que contienen dobles enlaces conjugados (dobles enlaces alternando con enlaces simples); puede verse en las fórmulas desarrolladas contiguas que el anillo porfirínico es rico en

tales enlaces. El fitilo (o resto de fitol; llamamos resto o residuo a la parte de una molécula incorporada a la estructura de otra mayor) es una cadena hidrocarbonada con restos de metilo (-CH3) a lo largo. Tiene, como todas las cadenas orgánicas basadas sólo en C e H, un carácter “hidrófobo”; es decir, que repele al agua. La cadena del fitilo sirve para anclar la molécula de clorofila en la estructura anfipática de los complejos moleculares en que residen las clorofilas.

C. ANTOCIANINA Estos compuestos al igual que los flavonoides y las betalaínas, son pigmentos hidrosolubles con características de glucósidos; están compuestos por una molécula de antocianina que es la aglucona a la que se une un azúcar por medio de un enlace . La estructura básica de estas agluconas es el ion fiavilio que consta de dos grupos aromáticos: un benzopirilio(A) y un anillo fenólico (B); por su posición trivalente del oxígeno el flavilio normalmente funciona como catión. Los hidratos de carbono que comúnmente se encuentran son la glucosa y la ramnosa seguidos de la galactosa, la xilosa, la rabinosa y ocasionalmente la gentiobiosa, la rutinosa y la sorbosa; todos ellos se unen a la antocianina principalmente por medio del hidroxilo de la posición 3, y en segundo término de la 5 o de la 7. Cuando una misma molécula se encuentran dos azucares estos se localizan en los hidroxilos 3 y 5, produciendo una estructura que generalmente es más estable que cuando solo contienen un solo monosacárido. De todas las antocianinas que actualmente se conocen(aproximadamente 20), las más importantes son la pelargonidina, la delfinidina, la cianidina, la petunidina, la peonidina y la malvidina; nombres que derivan de la fuente vegetal de donde se aislaron por primera vez; la combinación de estas con los diferentes azucares genera aproximadamente 150 antocianinas que abundan en la naturaleza. Es muy común que una misma antocianina interaccione más de un hidrato de carbono para formar diferentes antocianinas. Son las responsables de los colores rojos, anaranjado, azul y purpura de las uvas, manzanas, rosas, fresas y muchos otros productos de origen vegetal, principalmente frutas y flores. Generalmente se encuentran en la cascara o piel, como en el caso de las peras y las manzanas, pero también se pueden localizar en la parte carnosa como las fresas y las ciruelas.

Debido a que las antocianinas no existen no existen en estado libre en los alimentos, su presencias es indicio de una posible hidrolisis química o enzimática del enlace glucosídico del pigmento; esta reacción no necesariamente causa la pérdida del color, pero la aglucona se vuelve más sensible a muchos factores externos e incluso puede precipitar en ambos casos el color se fuertemente afectado después de algún tiempo.

Estabilidad: El color de las antocianinas depende de varios factores intrínsecos como son los sustituyentes químicos que contenga y la posición de los mismos en el grupo flavilio; por ejemplo si se aumentan los hidroxilos del anillo fenólico se intensifica el color azul mientras que la introducción de metoxilos provoca la formación de los rojos. Debido a una deficiencia del núcleo de flavilio, estos pigmentos funcionan como verdaderos indicadores de pH; es decir su color depende de las condiciones de acidez o alcalinidad del sistema en que se encuentra a pH ácidos adquieren una estructura estable de catión flavilio rojo, representado por la formula (I) cuando se incrementa el pH la distribución electrónica se modifica hasta llegar a la forma quinoidea azul (II); la hidratación del flavilio produce la base carbinol incolora (III). Los cambios fisiológicos en la maduración de los frutos lleva consigo alteraciones en el pH y por tanto modificaciones en el color del tejido vegetal (figura 1 ). Los tratamientos térmicos también influyen mucho en la destrucción de las antocianinas; se ha vistos que en las fresas se presenta una relación logarítmica entre la pérdida del color y la temperatura. La figura 2 muestra la degradación de las antocianinas del jugo de uva calentado a diferentes condiciones y almacenado posteriormente se puede observar una gran diferencia entre la absorbancia del control y los productos tratados térmicamente. Así como ocurre con las vitaminas y otros pigmentos los sistemas de alta temperatura-corto tiempo son más adecuados para conservar el color de los alimentos. Las antocianinas cambian de color cuando forman complejos quelatos o sales con iones de sodio, potasio, calcio, magnesio, estaño, hierro o aluminio; con estos dos últimos producen coloraciones azules, sobre todo con aquellas que tienen dos grupos en posición orto, por otra razón se recomienda que las latas

que se empleen para los alimentos que contengan antocianinas se recubran con una laca protectora que evite el desprendimiento de los metales indeseables. También hay que tener en cuenta las sales y los minerales propios del agua empleada en la preparación industrial de las frutas y hortalizas.

Figura 1: reacciones de la transformación estructural de las antocianinas en el intervalo de pH de 1 a 7. A bajos valores de pH se encuentra en forma de flavilio (I) de color rojo a pH mayores de 5 se produce la base anhidra (II) de color purpura. Tanto la sal del flavilio como la base anhidra pueden convertirse a la base de carbinol (III) incolora que predomina en el intervalo de pH de 4 a 5.

Dada su alta hidrosolubilidad estos pigmentos se pueden perder fácilmente por lixiviación en el agua que se utiliza en los diferentes tratamientos a medida que aumenta la temperat8ura se acelera la decoloración de las frutas, ya que se favorece tanto la extracción que incluso se puede llegar a obtener productos prácticamente incoloros. Se ha visto que la degradación de las antocianinas va acompañada de la del ácido ascórbico de tal manera que en muchos casos la oxidación de la vitamina C implica una decoloración. Estos pigmentos también se ven afectados por la presencia de azucares reductores sobre todo la fructosa de la fructosa; parece ser que esto se relaciona con el hecho de que el monosacárido

en condiciones acidas y a altas temperaturas se descompone en hidroximetilfurfural y en furfural y estos son los que en realidad atacan a los pigmentos. El oxígeno disuelto tiene un efecto negativo en la estabilidad de las antocianinas sobre todo en las de productos como el vino y para eliminarlo se llega incluso a utilizar la glucosa oxidasa ya que lo consume durante la transformación de la glucosa en ácido glucorónico. El anhídrido sulfuros y los sulfitos que se usan en la conservación de los frutos tienen un efecto decolorante sobre estos pigmentos pues se producen formas sulfónicas en las posiciones 2 y 4 que son incoloras. La reacción es reversible por lo que la eliminación de estos agentes con ácidos o mediante calor regenera la coloración. Como es de esperar la concentración tiena una influencia muy marcada en la velocidad de decoloración del vino tinto. Cabe indicar que estas mismas formas sulfónicas ejercen paralelamente un estabilizador sobre el enlace glucosídico y evitan la hidrolisis de la antocianina. Las antocianinas también cambian de color cuando forman complejos con otros compuestos con otros compuestos fenólicos (proantocianidinas, catequinas, taninos y flavonoides) o con algunos polisacáridos ya que se favorece un desplazamiento de la absorción a longitudes de onda mayores. En ocasiones como en el caso de los vinos tintos con un alto contenido de taninos se producen grandes agregados poliméricos con tamaños y características coloidales que pueden llegar a sedimentar al cabo de un largo almacenamiento cuando esto sucede se reduce la intensidad de color y se observa un precipitado algo oscuro. A medida que el vino se añeja va cambiando de un rojo brillante a un rojocafé o más oscuro; esto va acompañado de una reducción de la concentración de las antocianinas monoméricas y de un incremento en la producción de compuestos poliméricos hasta llegar a sustancias con pesos moleculares de varios miles de daltones que son inestables en solución. En algunas frutas como la fresa de las mermeladas se presenta un fenómeno similar en este caso al cabo de unos meses su color rojo ya no se debe a las antocianinas monoméricas sino a las formas poliméricas. Otra causa de la perdida de estas sustancias son las reacciones efectuadas por enzimas endógenas o las que provienen de hongos y que tienen actividades de (llamadas antocianidasas) que hidrolizan el enlace glucosídico en posición 3 produciendo la correspondiente aglucona pero esta es más inestable que la antocianina de donde su degradación es más rápida.

Por tener estructuras fenólicas son atacadas por las fenolasas; ola peroxidasa las degrada rápidamente cuando existe catecol, ya que este al transformarse en a-quinona oxida estos pigmentos. A pesar de que las antocianinas abundan en la naturaleza, no se a formalizado su uso como colorante en alimentos ya que son poco estables y difíciles de purificar para emplearlas como aditivos. Los desechos de la industria vitivinícola y de la de jugos de frutas son buenas fuentes de pigmentos sobre todo de antocianinas, estas pueden obtener por extracciones alcohólicas y se ha sugerido emplearlas en algunos productos deshidratados. La estabilización de las antocianinas del jugo de algunas variedades de naranja se ha logrado con la adición de ácido tartárico que cambia el equilibrio del sistema hacia la forma de flavilio y también con el glutatión que actúa como antioxidante; y estos pigmentos se vuelven más estables cuando establecen un complejo con compuestos fenólicos como la rutina y el ácido caleico. Proantocianinas: Estos compuestos son incoloros pero por medio de una modificación química ligera se transforman en su correspondiente antocianina coloreada. Las que se encuentran en las frutas son generalmente dímeros o trímeros de flavan-3,4diol. Algunos tipos de peras provenientes de tierras con un pH bajo y un contenido alto de taninos desarrollan un color rosado durante sus tratamientos térmicos, esto es provocado por la modificación de la proantocianina. Lo mismo ocurre con otros productos vegetales como plátanos, vinos, etc. En donde además contribuyen a la astringencia y sirven de sustrato en las reacciones de oscurecimiento enzimático.

D. FLAVONOIDES E. F. TANINOS G. BETALAINAS Las betalaínas son metabolitos secundarios de las plantas nitrogenados que actúan como pigmentos rojos y amarillos. Están presentes solamente en el taxón Caryophyllales excepto Caryophyllaceae y Molluginaceae (Clement et al. 19941 ). En contraste, la mayoría de las demás plantas poseen pigmentos que son antocianinas (que pertenecen al grupo de los flavonoides). Las betalaínas y las antocianinas son mutuamente excluyentes, por lo que cuando se encuentran betalaínas en una planta, estarán ausentes las antocianinas, y viceversa. Al igual que todos los pigmentos, cumplen funciones de atracción de polinizadores y dispersores, pero probablemente tienen funciones adicionales, como absorción de luz ultravioleta y protección contra el herbivorismo. Este término se refiere a un grupo de aproximadamente 70 pigmentos hidrosolubles, con estructuras de glucósidos, derivados de la 1,7-diazoheptametina, y que se han dividido en dos grandes clases: los rojos o betacianinas, y los amarillos o betaxantinas.40 H. Son parecidas a las antocianinas y flavonoides en apariencia visual. Anteriormente se les llamaba antocianinas nitrogenadas. Estos pigmentos se encuentran sólo en 10 familias: Aizoaceae, Amaranthaceae, Basellanaceae, Cactaceae, Chenopodaceae, Didiereaceae, Holophytaceae, Nyctaginaceae, Phytolaccaceae y Portulaceae.41 También se han encontrado algunas betalainas de origen fúngico. Las betalainas, al igual que las antocianinas, se acumulan en las vacuolas celulares de las flores, frutas y hojas que las sintetizan, principalmente en la epidermis y subepidermis. I. A la fecha se ha aislado una betacianina violeta, la muscapurpurina, y siete betaxantinas amarillas, las muscaurinas, del hongo venenoso Amonita muscaria. De las fuentes de betalainas, sólo el betabel, el amaranto y las frutas de cactáceas (tunas rojas, pitaya, garambullo, jiotilla) 41 son productos alimentarios. En el betabel, la betalaina corresponde a un 75-95% de los pigmentos, los otros son iso-betanina, prebetanina e isoprebetanina; los dos-dltimos son monoésteres sulfatados de la betanina e isobetaina, respectivamente. Los pigmentos amaríHos más abundantes en el betabel son vulgaxanti-na I y II. La presencia de betalainas en plantas es muibamente excluyente de la de antocianinas. La del amaranto (Amaranthus tricolor), amarantina (figura

7.F6), es una de las betacianinas que últimamente ha sido motivo de investigación, se ha usado en algunos países para colorear diversos alimentos.20,61,117 Las betalainas son uno de los pigmentos autorizados como aditivos por la FDA que no ne tan certificación; se comercializan como polvo de betabel, que incluye el pigmento y estabiliz como azúcares y proteínas y antioxidantes. J. Dado que existen restricciones de tipo legal en el uso de colorantes rojos sintéticos, se ha sug emplear a las betalainas en diversos alimentos; sin embargo, por las limitaciones en su estabilk su uso se restringe a alimentos como gelatinas, bebidas y postres en general, en los que el pign se conserva más fácilmente. Las betalainas se obtienen en forma de concentrado o de deshidrau partir de una extracción acuosa a pH ácido; la purificación de los pigmentos se logra por mediojj ultrafiltración y de osmosis inversa. Incluso, debido a su potencial, se ha ensayado cultivo de I dos para producir betabeles con un mayor contenido de betaninas.

K. L. Efecto de radiaciones

M. Al igual que las antocianinas, las betalainas son muy susceptibles a la degradación iniciada ] diación de varios tipos; la degradación por fotoxidación depende del pH, y ocurre con más inten a pH de 3.0 que a 5.O.123 La radiación gamma incrementa la velocidad de degradación de bet y se pierde totalmente a dosis de 100 krad.129 N. Efecto del oxígeno O. La presencia de oxígeno afecta la velocidad de fotoxidación y de degradación por temperatura; 1iones metálicos (fierro, cobre, estaño, aluminio) aceleran la oxidación en presencia de oxígeno.11 jpresencia de ácido ascórbico o a-tocoferol no protegen a las betalainas de la oxidación; sin engo, el ácido cítrico y EDTA sí la reducen, posiblemente al neutralizar parcialmente el efecto elec«b-fílico del núcleo. P. Efecto de lo actividad del agua Q. Son estables en productos deshidratados con una actividad del agua menor a 5.0. Los tocofei la vitamina C sólo funcionan como antioxidantes de las betalainas a 1,000 ppm, pero a esa a tración son pro oxidantes que afectan el pigmento. La betanina se vuelve más inestable a mediu_ se aumenta la actividad del agua y el contenido de humedad del alimento; por esta razón, los del betabel deben almacenarse con la menor cantidad de agua posible y en las condiciones más cas.124 Igualmente, en función de la actividad del agua, el oxígeno retenido en el betabel deshi do puede causar modificaciones en la betanina.100 R. Acción enzimótica S. Otro mecanismo de decoloración de la betacianina y de la betaxantina, particularmente en el betab; es por la acción enzimática que alcanza su máximo a un pH 3.4;110 en apariencia debido a la acti. dad de la peroxidasa. T. MIOGLOBINA Y HEMOGLOBINA U. PIGMENTOS USADOS COMO ALIMENTOS V.

COLORANTAS

EN

LOS

2. AROMA Y SABOR Si bien el aroma y el sabor de los alimentos están estrechamente relacionados entre sí; los compuestos responsables en cada caso tiene propiedades físicas y químicas diferentes; en el primero son sustancias de mayor peso molecular, no volátiles, solubles en agua y están en menor número que aquellas relacionadas

con el aroma, que forzosamente deben ser volátiles para que lleguen a los centros olfativos. A. AROMA

B. MECANISMOS DE PRODUCCION DE SABORES Y AROMAS Las principales reacciones en la generación de los compuestos responsables del aroma y sabor son la hidrólisis y la oxidación de lípidos, reacciones enzimáticas, reacciones de oscurecimiento no enzimático y reacciones fotoquímicas. Los compuestos del sabor son moléculas que pueden ser no volátiles (con baja presión de vapor, como sacarosa, glucosa, etc) o volátiles, que al entrar en la boca se volatilizan y generan aromas; las primeras sólo estimulan el sentido del gusto, y las segundas estimulan tanto el gusto como el olfato; estos compuestos derivan primordialmente de la hidrólisis de proteínas, carbohidratos, lípidos, ribonucleótidos y pigmentos. Estos biopolímeros tienen muy poco efecto en el gusto, pero los productos provenientes de la hidrólisis generan sabores dulce, salado, amargo y ácido en alimentos y bebidas. Por otra parte, los compuestos del aroma son compuestos volátiles de bajo peso molecular, generados por la oxidación de lípidos, reacciones de Maillard, caramelización, degradación y por la interacción de los productos de estas reacciones. Debido a que cada uno de los constituyentes de los alimentos (tanto frescos como procesados) es un sustito potencial en alguna transformación química, enzimática o microbiológica, el número de reacciones que éstos favorecen es muy grande, por lo que existe una amplia variedad de compuestos tales como ácidos, alcoholes, aldehídos, azúcares, cetonas, ésteres, éteres, furanos, mercaptanos, terpenos, sales, aminoácidos, lactosas, piridinas, pirimidinas, piranonas, sulfuros, oxazoles, oxazolinas, tiofenos, tiazoles y otros, que forman parte del sabor y del aroma de muchos productos. Tradicionalmente se ha considerado que la síntesis de todas estas moléculas químicamente tan distintas, se efectúa mediante uno de los cuatro mecanismos siguientes: biosintético, enzimático directo, enzimático indirecto y pirolítico.

Sin embargo, éstos pueden reunirse en dos grandes grupos: biosintético y por efecto de las altas temperaturas. En el primero se incluyen todas las transformaciones que se efectúan por los sistemas enzimáticos y por los microorganismos propios, añadidos o contaminantes.

Mecanismos de formación de sabores en alimentos Nombre

Mecanismo

Características

Biosintético

Metabolitos secundarios sintetizados durante el desarrollo normal de tejidos

Los sabores son terpenos y ésteres como en la menta, los cítricos, la pimienta y el plátano

Acción enzimática directa

Los sabores se forman por la acción de enzimas sobre moléculas precursoras del sabor

Formación del sabor de la cebolla por la acción de la aliinasa sobre sulfóxidos

Acción enzimática indirecta (oxidación)

Los sabores se forman por la oxidación de los precursores del sabor, mediante agentes oxidantes generados enzimáticamente

Los sabores se caracterizan por la presencia de grupos ácido y carbonilos

Pirolítico

Los sabores se forman de precursores, al someter el alimento a tratamientos térmicos

Los sabores se caracterizan por la presencia de pirazinas, derivados furánicos y otros

Por otra parte, en el segundo caso están considerados los cambios que sufren los alimentos cuando se someten a un tratamiento térmico, como cocción, freído y esterilización. Los productos crudos de origen animal, como la leche y la carne, tienen un aroma y un sabor muy pobre; sólo después de que éstos se exponen a un tratamiento térmico, desarrollan las propiedades sensoriales que los hacen tan atractivos al consumidor. En estado crudo, el sabor de estos alimentos se debe a sales, aminoácidos, azúcares, ácidos grasos libres y algunas otras sustancias de bajo peso molecular. Cabe señalar que los aromas

y sabores desagradables también son originados por estos mecanismos, como consecuencia de un mal procesamiento y deterioro durante su almacenamiento, propiciado por contaminación ambiental con agua y aire, por interacción con otros componentes del alimento y con los materiales de empaque, así como por alteración microbiana. A continuación se explicarán brevemente los dos mecanismos de síntesis de las sustancias responsables del sabor y del aroma de la mayoría de los alimentos. C. GENERACIÓN DE AROMA Y SABOR POR ENZIMAS MICROBIANAS En contraste con los vegetales y frutas, en donde la acción de enzimas endógenas es responsable de las características sensoriales de los productos, los productos lácteos y carnes fermentadas, masas de panadería, vino, cerveza, etc., deben su aroma y sabor a la acción de enzimas endógenas y exógenas, estas últimas generalmente de origen microbiano. De la misma forma, algunas bacterias presentes en carne y enzimas endógenas son responsables de la proteólisis y de la transformación de algunos aminoácidos libres. A partir de aminoácidos azufrados como cisteína y cistina, se generan aminas con olores putrefactos extremadamente desagradables, como cadaverina a partir de lisina, putrescina a partir de glutamina, histamina a partir de histidina y tiramina a partir de tirosina, etcétera, por lo que es fundamental tener un control de los procesos enzimáticos que tienen lugar durante el almacenamiento y procesamiento de alimentos. Se ha reconocido la capacidad de ciertos microorganismos para sintetizar compuestos como alcoholes, ésteres, lactosas y terpenos, entre otros, a partir de diversos medios de cultivo. Por ejemplo, el Geotrichum candidum y las levaduras de los géneros Hansenula y Pichia producen alcoholes y ésteres; la Trichoderma viride produce la lactona gentil-6-alfa pirina, que tiene un fuerte olor a coco; algunas especies deCeratocystis, Penicillium, Aspergillus, Sacharomices y Pseudomonas sintetizan terpenos volátiles, con la ventaja de que estas biotrasformaciones son estereoespecíficas.

D. GENERACIÓN DE AROMAS POR EFECTO DE TRATAMIENTO TÉRMICO: En general, los productos crudos de origen animal como leche, carne, huevo, pescado, así como cereales y oleaginosas son insípidos. La aplicación de un tratamiento térmico, mejora su textura, aroma y sabor por lo que éstos se vuelven más apetitosos. En la generación del aroma y sabor por efecto del tratamiento térmico intervienen varios mecanismos como la pirolisis o degradación térmica, la caramelización, degradación de ribonucleótidos y tiamina, la reacción de Maillard y la degradación térmica de lípidos. Tanto la reacción de caramelización como la de oscurecimiento no enzimático o de Maillard, no sólo producen pigmentos oscuros, sino que también son responsables de la formación de un gran número de sustancias volátiles. Ambas reacciones son complejas y no se conocen exactamente los procesos de síntesis de muchas de las sustancias que resultan de ellas. La sola descomposición térmica de la glucosa genera aproximadamente 80 compuestos orgánicos de bajo peso molecular, tales como aldehídos, cetonas, dicetonas, lactosas, furanos y dihidrofuranos. El número y tipo de compuestos aumenta significativamente con la adición de un solo aminoácido, dentro de la reacción de Maillard.

Principales compuestos producidos por reacciones de oscurecimiento no enzimático Caramelización (glucosa)

Reacción de Maillard (alanina y glucosa)

Monóxido de carbono

Pirazinas

Bióxido de carbono

Metil-pirazina

Formaldehído

2,6-Dimetil-pirazina

Ácidos fórmico, acético, láctico, pirúvico, acrílico

2,5-Dimetil-pirazina

Acetaldehído Glicoaldehído Glioxal Ácido glioxílico Acroleína Piruvaldehído 5-Metil-2-furaldehído 2-Furil-metil-cetona

2-Etil-5-metilpirazina 2,3,5-Trimetil-pirazina 3,5-Dietil-2-metil-pirazina 3,5-Dietil-2-metil-pirazina 2-Metil-pirazina-6-acetilpirazina 2-Etil-6-metilpirazina Carbonilo 3-hidroxi-2-butanona 1-hidroxi-2-butanona

Acetona

3-hidroxi-3-metil-2-ciclopentanona

Acetol

3-etil-2-hidroxi-2-ciclopentanona

Dihidroxiacetona

Compuestos heterocíclicos

Gliceraldehído

2,3-dihidro-5-hidroxi-6-metil4(H)piranona

Acetoína Diacetilo Ácido levulínico Furano 2-Metil-furano Alcohol furfurílico

Furaneol 2,3-dihidro-3,5-dihidroxi-6-metil4(H)piranona 5-hidroximetil-2-furfural Dihidro-2-metil-3(2H)-furanona

Ácido 2-furoico

4-hidroximetil-2-metil-1,3dioxalano

2-Furaldehído

5-metil-2-furfuriol

5-(Hidroxi-metil)-2-furaldehído Isomaltol

Compuestos heterocíclicos nitrogenados

2-Furi-hidroximetil-cetona

2-acetil-pirrol Dimetil-1(H)-benzimidazol 2,3-dihidro-1-metil-4(H)-piridina

E. F. G. H.

IV. V. VI. VII.

FERMENTACIONES ACEITES ESENCIALES OLEORRESINAS SABORIZANTES

MATERIALES Y MÉTODOS RESULTADOS Y DISCUSIÓN CONCLUSIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

VIII.

ANEXOS