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García Dávila Anette Jazmín

Najar Mares María Fernanda

Hernández Barrios Leonel

Barragán Jaramillo Karla Mariana

Santillán del Valle Ian Alberto

González Velázquez Michelle Johana

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La alteración biológica de un alimento ocurre cuando microorganismos, parásitos o desechos de roedores e insectos contaminan un producto, generando características no deseadas para el consumidor.

Entre las alteraciones biológicas de los alimentos las cuales se llegan a clasificar en

Proliferación de microorganismos

-Bacterias

-Parásitos (en estado adulto o larvario)

-Virus

-Hongos y sus toxinas

-Biotoxinas marinas

Infestación de insectos y roedores

-Restos de roedores e insectos

(Urzúa, 2016)

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Los microorganismos en proliferación producen réplicas de sí mismos y necesitan los elementos presentes en su composición química. Los nutrientes deben proporcionar estos elementos en una forma que sea accesible desde el punto de vista metabólico. Además, los microorganismos requieren energía metabólica para sintetizar macromoléculas y mantener gradientes químicos esenciales a través de sus membranas. Los factores que deben controlarse durante la proliferación incluyen nutrientes, pH, temperatura, aireación, concentración de sales y fuerza iónica del medio.

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La carga en el exterior de la membrana bacteriana es más positiva que en el interior, y la diferencia en las cargas contribuye a la liberación de energía libre cuando un protón entra al citoplasma desde fuera de la membrana. La energía libre puede utilizarse para el desplazamiento de la célula, para mantener los gradientes iónicos o moleculares a través de la membrana, para sintetizar enlaces anhidro en el ATP o para diversos propósitos combinados. Asimismo, la célula puede utilizar una fuente de ATP con sus enlaces anhidro de energía para crear una fuerza motriz protónica que a su vez puede utilizarse para desplazar la célula y conservar los gradientes químicos.

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Los parásitos suelen penetrar en el organismo a través de la

Boca

Piel

Los que entran por la boca son deglutidos y pueden permanecer en el intestino o penetrar por la pared intestinal invadiendo otros órganos, y A menudo, los parásitos penetran en la boca a través de la transmisión fecal-oral.

Algunos parásitos penetran directamente a través de la piel. Otros se transmiten por las picaduras de insectos.

En raras ocasiones, los parásitos se propagan a través de transfusiones sanguíneas, en órganos trasplantados, a través de punciones con una aguja usada previamente por una persona infectada o desde una mujer embarazada a su feto.

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Los alimentos pueden estar contaminados por virus en todas las fases de la cadena alimentaria y la transmisión de los virus puede producirse por el consumo de alimentos contaminados durante el proceso de producción o contaminados durante la manipulación de alimentos infectados.

La transmisión de los virus zoonóticos (como, el VHE) también puede producirse por el consumo de productos de origen animal.

Los virus no se multiplican en los alimentos, pero pueden persistir durante largos periodos de tiempo como partículas infecciosas en el medio ambiente o en los alimentos.

No obstante, identifica una serie de incertidumbres que hacen imposible realizar una evaluación del riesgo:

En la UE se desconoce cuántas enfermedades víricas pueden atribuirse a la transmisión alimentaria.

No se ha podido determinar aún la contribución relativa de las distintas fuentes (marisco, productos frescos, manipuladores de alimentos, incluidos los excretores asintomáticos, entorno de manipulación de alimentos) a las enfermedades víricas transmitidas por los alimentos.

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Algunos de los hongos más comunes que se presentan en los alimentos pertenecen al género Penicillium, el cual se caracteriza por ser un hongo filamentoso de crecimiento rápido, apareciendo primero de color blanco y posteriormente adquiere un color azul verdoso, verde o gris oliva. Su textura puede ser plana, filamentosa, aterciopelada o algodonosa, dependiendo de la especie; además, sus esporas resisten la desecación (pérdida de humedad).

La temperatura óptima para el crecimiento de Penicillium es entre 20 y 30 °C, aunque algunas especies de este hongo pueden crecer en intervalos de 5 a 37 °C, pudiendo provocar alteraciones en alimentos que se encuentran almacenados en refrigeración. Estos hongos tienen la capacidad de tolerar valores de pH de 3.5 hasta 10, pero su crecimiento óptimo es a pH 4.

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Las biotoxinas marinas se pueden transmitir a las personas exclusivamente a través del consumo de mariscos que hayan acumulado altas concentraciones de biotoxinas en su interior.

Los alimentos de mayor riesgo de contaminación por las biotoxinas marinas son los organismos marinos filtradores, como los moluscos bivalvos (almejas, mejillones, ostras y vieiras) y en menor medida, los gasterópodos (lapas, caracoles) y los crustáceos (percebes, cangrejos, langostinos, gambas, etc.)

En concentraciones bajas las biotoxinas marinas no producen efectos perjudiciales, pero en grandes cantidades pueden provocar intoxicaciones graves en las personas.

Dependiendo de las características químicas de la biotoxina y de la concentración de la biotoxina en el marisco, pueden ocurrir diferentes tipos de intoxicaciones o síndromes, que cursan principalmente con síntomas diarreicos, neurotóxicos, paralíticos y amnésicos.

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La FAO estima que el 17% de la producción mundial de alimentos se pierde durante el almacenamiento ya que los insectos que infestan los productos almacenados pueden provenir del campo y trasladarse durante el transporte, transformación o almacenamiento, favorecidos por las condiciones ambientales y la disponibilidad de nutrientes en los alimentos. (Stathas et al., 2023)

Este proceso enfrenta desafíos significativos debido a la contaminación y el daño causado por agentes bióticos como insectos, roedores, ácaros, aves y microorganismos, los cuales pueden ocasionar pérdidas del 10-20% de los productos almacenados. Se han identificado más de 600 especies de escarabajos, 70 de polillas y 355 de ácaros responsables de estos daños, que pueden originarse tanto en el campo como en los sitios de almacenamiento.

Las plagas se clasifican en:

Primarias: Dañan los granos enteros y son difíciles de controlar

Secundarias: Se alimentan de granos ya dañados, favoreciendo condiciones de humedad y el crecimiento de hongos.

Además, el uso de bolsas, contenedores viejos y maquinaria contaminada facilita la infestación cruzada. Por último, el diagnóstico temprano de infestaciones es crucial para prevenir la proliferación de plagas y mantener la calidad del almacenamiento. (Guru et al., 2022)

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Guru, P. N., Mridula, D., Dukare, A. S., Ghodki, B. M., Paschapur, A. U., Samal, I., Raj, M. N., Padala, V. K., Rajashekhar, M., & Subbanna, A. R. N. S. (2022). A comprehensive review on advances in storage pest management: Current scenario and future prospects. Frontiers In Sustainable Food Systems, 6. https://doi.org/10.3389/fsufs.2022.993341

Stathas IG, Sakellaridis AC, Papadelli M, Kapolos J, Papadimitriou K, Stathas GJ. Los efectos de la infestación de insectos en los productos agrícolas almacenados y la calidad de los alimentos. Alimentos. 18 de mayo de 2023; 12(10):2046. DOI: 10.3390/alimentos12102046

Guru, P. N., Mridula, D., Dukare, A. S., Ghodki, B. M., Paschapur, A. U., Samal, I., Raj, M. N., Padala, V. K., Rajashekhar, M., & Subbanna, A. R. N. S. (2022). A comprehensive review on advances in storage pest management: Current scenario and future prospects. Frontiers In Sustainable Food Systems, 6. https://doi.org/10.3389/fsufs.2022.993341

Karanth, S., Feng, S., Patra, D., & Pradhan, A. K. (2023b). Linking microbial contamination to food spoilage and food waste: the role of smart packaging, spoilage risk assessments, and date labeling. Frontiers In Microbiology, 14. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1198124

Jay, J. M., Loessner, M. J., & Golden, D. A. (2006). Modern Food Microbiology. Springer Science & Business Media.

Urzúa, M. Á. H. (2016). Microbiología de los alimentos: fundamentos y aplicaciones en Ciencias de la Salud.

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La contaminación por roedores representa un riesgo significativo para la salud, ya que pueden transmitir enfermedades como salmonelosis, leptospirosis y hantavirus, que afectan la seguridad alimentaria.

Los roedores, como el ratón doméstico, la rata noruega y la rata del tejado, son especialmente problemáticos en áreas de almacenamiento de alimentos debido a su capacidad de reproducción rápida y adaptabilidad a diversos entornos. Además, sus excrementos, orina y pelo pueden contaminar alimentos y superficies, favoreciendo la propagación de patógenos.

Para controlar su presencia, es importante implementar medidas de saneamiento, inspección y control en las instalaciones. La detección de infestaciones se basa en identificar excrementos, huellas, daños por roer, madrigueras, marcas de grasa, y rastros de orina, que pueden visualizarse con luz negra. Además, los olores fuertes suelen indicar la presencia de una gran cantidad de roedores.

(Dahmana et al., 2020)

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Los factores ambientales que afectan el deterioro de los alimentos son esenciales para mantener su calidad y seguridad. Estos factores pueden acelerar la degradación, alterando sabor, textura, color y valor nutricional. Tanto los alimentos de origen vegetal como animal tienen características en sus tejidos que influyen en el crecimiento de microorganismos.

Estos factores se clasifican en dos categorías:

Parámetros intrínsecos: Son las propiedades específicas del alimento como, por ejemplo:

-pH

-Contenido de nutrientes

-Componentes antimicrobianos

Parámetros extrínsecos: Se refieren a las condiciones del entorno donde se almacenan los alimentos los cuales son:

-Temperatura

-Humedad relativa

- Exposición de la luz

Comprender estos parámetros permite implementar estrategias efectivas para prevenir o reducir el crecimiento de microorganismos patógenos y de deterioro.

(Jay et al., 2006)

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Los microorganismos que son importantes en los alimentos requieren ciertos nutrientes para crecer y funcionar adecuadamente. Estos incluyen:

1. Agua

2. Fuente de energía (azúcares, alcoholes, aminoácidos, y en algunos casos, carbohidratos complejos como almidones y celulosa).

3. Fuente de nitrógeno (principalmente aminoácidos, aunque también pueden utilizar nucleótidos, péptidos y proteínas).

4. Vitaminas y factores de crecimiento (especialmente vitaminas B, que están presentes en casi todos los alimentos naturales).

5. Minerales.

Los microorganismos pueden necesitar pequeñas cantidades de vitaminas B, que están presentes en la mayoría de los alimentos naturales. Las bacterias Gram-positivas requieren ser suplementadas con estas vitaminas para crecer, mientras que las Gram-negativas y los mohos pueden sintetizarlas, permitiéndoles crecer en alimentos con bajo contenido de estas. Las frutas, que tienen menos vitaminas B, bajo pH y un potencial redox positivo, suelen descomponerse principalmente por mohos en lugar de bacterias.

(Jay et al., 2006)

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Grafica de los rangos de pH aproximados de crecimiento para algunos microorganismos transmitidos por los alimentos.

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El pH es un factor crucial que influye en el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos en distintos alimentos. La mayoría de los microorganismos prosperan en un pH cercano a la neutralidad (entre 6.6 y 7.5), mientras que pocos pueden desarrollarse en ambientes muy ácidos, con un pH por debajo de 4.0, sin embargo, las bacterias patógenas suelen ser más exigentes con el pH en comparación con mohos y levaduras.

La conservación de los alimentos está fuertemente influenciada por su pH, ya que este determina la capacidad de crecimiento de diferentes microorganismos.

Alimentos con pH bajo, como frutas, refrescos, vinagre y vinos, tienen una buena capacidad de conservación porque inhiben el crecimiento bacteriano.

Mientras que los productos como las carnes y mariscos, con un pH más alto (cercano a 5.6), son más vulnerables al deterioro bacteriano. El pH también puede variar según el estado del animal antes de su sacrificio, afectando la durabilidad del producto.

Por último, la interacción del pH con factores como la temperatura y la concentración de sal puede alterar el rango de crecimiento de los microorganismos, además fuera de su pH óptimo, el crecimiento de los microorganismos se desacelera y necesitan más tiempo para adaptarse.

(Jay et al., 2006)

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La temperatura es crucial para controlar el crecimiento de microorganismos en los alimentos, ya que estos pueden crecer en un amplio rango de temperaturas.

Los microorganismos se clasifican en tres grupos según su temperatura óptima de crecimiento:

Psicrotróficos: Crecen bien a temperaturas de refrigeración (0-7°C), lo que les permite causar deterioro en alimentos como carnes, pescados y huevos. Ejemplos incluyen Pseudomonas y Enterococcus.

Mesófilos: Crecen mejor entre 20°C y 45°C, aunque no a temperaturas de refrigeración, pero sí a temperatura ambiente si las condiciones son adecuadas.

Termófilos: Se desarrollan bien a temperaturas superiores a 45°C, siendo de interés en la industria de enlatado por su capacidad de soportar temperaturas altas.

(Jay et al., 2006)

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La humedad relativa (HR) del entorno de almacenamiento es crucial para mantener la actividad de agua (aw) en los alimentos y evitar el crecimiento de microorganismos en su superficie.

Mantener un equilibrio de humedad es crucial para la conservación de los alimentos. Los alimentos con baja actividad de agua (aw) pueden absorber humedad en ambientes de alta humedad relativa (HR), lo que eleva su aw y favorece el crecimiento microbiano. Por el contrario, los alimentos con alta aw tienden a perder humedad en entornos de baja HR.

Además, existe una relación entre HR y temperatura:

A temperaturas más altas, la HR es más baja y esto puede causar que frutas y verduras se marchiten, afectando su frescura y calidad.

A temperaturas más bajas, la HR es más alta, ya que una alta HR puede fomentar el crecimiento de mohos y bacterias, deteriorando la textura de los alimentos

Por lo tanto, esta interacción es vital para establecer condiciones óptimas de almacenamiento.

Finalmente, los alimentos susceptibles al deterioro superficial, como carnes mal envueltas, deben almacenarse en condiciones de baja HR para prevenir la proliferación de microorganismos, aunque esto puede resultar en pérdida de humedad y afectar la calidad del producto.

(Jay et al., 2006)

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Reacción química que se produce cuando los ácidos grasos insaturados presentes en los lípidos, interaccionan con el oxígeno. (Geng et al., 2023)

Se presenta en alimentos con alto contenido de grasas insaturadas: Aceites vegetales, cacahuates, nueces, mantequillas, pescados azules o grasos.

Produce aromas y sabores indeseables (rancidez oxidativa).

Sus productos intermedios (radicales libres) y productos finales, pueden interactuar con otros componentes de los alimentos, como proteínas, azúcares y vitaminas, modificando negativamente sus propiedades.

Esta reacción es acelerada por diversos factores:

1. Temperatura: las altas temperaturas, como las del freído, la favorecen.

2. Luz: La radiación visible y especialmente la ultravioleta proveniente del sol, promueven la oxidación.

3. Presencia de prooxidantes: metales de transición, como el hierro y el cobre. La mayoría de los aceites comestibles contienen trazas de metales provenientes del suelo en el que ha crecido la planta oleaginosa, o de los equipos utilizados durante el procesamiento.

4. Aceites oxidados: inducen la oxidación de los aceites frescos cuando se mezclan.

5. Tipo de ácidos grasos: a mayor número de instauraciones mayor velocidad de oxidación. La unión C-H es más débil en los átomos de C adyacentes a un doble enlace.

(Lupano, 2013)

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Etapas.

Iniciación: Una especie activa de oxígeno, como el radical hidroxilo (OH•), ocasiona la sustracción de un hidrógeno de un ácido graso para formar un radical alquilo. Este radical libre tiende a estabilizarse mediante un reordenamiento de doble enlace.

Propagación: El radical alquilo producido durante la fase de iniciación reacciona con oxígeno molecular para formar radicales peroxi. La alta energía de estos radicales les permite promover la sustracción de hidrógeno de otra molécula de ácido graso adyacente. Esto da como resultado la formación de un hidroperóxido y un nuevo radical alquilo de otro ácido graso.

Terminación: reacción entre dos radicales o con otros compuestos no radicales (antioxidantes) para dar lugar especies no radicálicas.

El mecanismo que asegura eficazmente la terminación es la descomposición de los radicales peroxi y alcoxi para dar lugar a productos secundarios como alcanos, alcoholes y compuestos carbonílicos (aldehídos, cetonas, ésteres), responsables del olor y sabor a rancio.

(Domínguez et al., 2019)

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Es la insolubilización y precipitación espontánea del almidón durante el enfriamiento y el almacenamiento, es decir, la pérdida de solubilidad del almidón gelatinizado debido a que las moléculas que componen al almidón (amilosa y amilopectina) tienden a re asociarse y formar una estructura cristalina.

Composición del almidón:

Consta de 2 fracciones de polisacáridos, que integran partículas de 10 a 70 µm, llamados gránulos.

Amilosa: polímero lineal de glucosas unidas por enlaces α (1→4) glucosídicos. Se alinean paralelamente y se enlazan por puentes de hidrógeno a través de sus hidroxilos, creando regiones cristalinas.

Amilopectina: polímero ramificado de glucosas unidas por enlaces α (1→4) y α (1→6) glucosídicos. Crea zonas amorfas en el gránulo de almidón.

La retrogradación del almidón interviene en el endurecimiento o pérdida de frescura del pan, que se caracteriza por un cambio en la textura de la corteza y de la miga (se vuelve mas firme, seca y menos elástica).

Además, contribuye a la pérdida de viscosidad y la precipitación de partículas en cremas y sopas con almidón, con la consecuente liberación de agua.

(Badui, 2012)

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Transformaciones del almidón.

1. Gránulos de almidón hidratados: A temperatura ambiente, la matriz proteica que recubre a los gránulos se humedece ligeramente por puentes de hidrógeno.

2. Gelatinización: a altas temperaturas las proteínas se desnaturalizan, lo que favorece el paso de agua al interior del gránulo. Este experimenta un proceso de hinchamiento debido a la absorción de hasta un 30% de su peso en agua. La amilopectina se hidrata de 55 a 60 °C, seguida de la amilosa que lo hace de 70 a 75 °C. Lo anterior implica la pérdida de la estructura cristalina de ambas moléculas. Finalmente los gránulos se rompen al continuar el calentamiento.

3. Retrogradación: Si los alimentos con almidón se almacenan durante períodos de tiempo prolongados, la estructura cristalina de dobles hélices (semejante a la del gránulo original) puede reconstituirse debido a la formación de puentes de hidrógeno intermoleculares que promueven la formación de agregados.

Este proceso es acompañado por el endurecimiento y liberación o pérdida de agua que estaba retenida dentro del almidón, fenómeno conocido como sinéresis.

(Badui, 2012; Fennema, 2010)

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Se le conoce también como pardeamiento no enzimático debido a que los productos finales de dicha reacción son compuestos que imparten un color pardusco al alimento.

La reacción comienza por la interacción entre un azúcar reductor y el grupo amino de los aminoácidos.

Azúcar reductor: es aquel que conserva un grupo aldehído o cetona libre.  Por ejemplo: glucosa, fructosa, lactosa o maltosa (la sacarosa, a pesar de ser un azúcar no reductor, puede hidrolizarse por las altas temperaturas, generando glucosa y fructosa que intervienen  en la reacción).

Grupo amino libre de los aminoácidos:

Aminoácidos libres participan directamente, pero una vez enlazados como proteína, lo hacen sólo aquellos que tienen 2 grupos amino (lisina, arginina, asparagina y glutamina).

Grupos amino-terminal de cadenas polipeptídicas.

No reaccionan los grupos amida del enlace peptídico.

Productos:

Pigmentos:  moléculas coloreadas de alto peso molecular, llamadas melanoidinas, que van desde un ligero color amarillo hasta un intenso color café o negro.

Compuestos que producen aromas y sabores: moléculas de bajo peso molecular (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, furfurales, furanos), responsables del aroma y el sabor de los alimentos sometidos procesos de calentamiento (freír, hornear, rostizar, tostar).

Aunque la velocidad de la reacción se incrementa entre mayor sea la temperatura, también ocurre a temperatura ambiente.

(Lupano, 2013; Fennema, 2010)

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Etapas.

1. Ataque nucleofílico del grupo amino del aminoácido sobre el carbonilo electrófilo del azúcar. Se forma una glicosilamina que se modifica mediante la reestructuración de Amadori.

2. Deshidratación y fragmentación de la fracción del azúcar. Dependiendo del pH del sistema, existen dos reacciones de deshidratación: a pH 7 o inferior se forma furfural o HMF (Hidroximetilfurfural), mientras que a pH>7 se forman reductonas y una variedad de productos de fisión.

3. Degradación de Strecker. La fracción del aminoácido se degrada para generar aldehídos, amoniaco y dióxido de carbono.

4. Reacciones de los productos intermedios que finalizan con la formación de compuestos aromáticos heterocíclicos y de pigmentos de elevado peso molecular que son responsables del típico aroma y color pardusco.

(Fennema, 2010)

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De manera general, la oxidación de vitaminas en los alimentos ocurre cuando estas moléculas se exponen al oxígeno, lo que provoca cambios en su estructura química y una pérdida de su valor nutricional.

Este proceso ocurre principalmente en vitaminas como la vitamina C (ácido ascórbico), vitamina A, vitamina E y algunas del grupo B, ya que, son sensibles al oxígeno y otros factores como la luz, el calor y el pH.

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Juguitos para el Padlet de la Unidad 4...

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✔ Conversión del Ácido ascórbico a Ácido dehidroascórbico.

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Se puede llegar a resumir al proceso de oxidación en tres etapas principales:

1.    Iniciación: Se generan radicales libres, que son moléculas altamente reactivas debido a la presencia de un electrón no emparejado. Esto puede suceder por exposición al oxígeno, luz o calor.

2.    Propagación: Los radicales libres reaccionan con las vitaminas, alterando su estructura química. Durante esta fase, las vitaminas pierden su actividad biológica, es decir, ya no pueden cumplir con sus funciones en el cuerpo humano.

3.    Terminación: Los radicales libres se estabilizan o se eliminan, pero ya se ha producido la degradación de las vitaminas.

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Un ejemplo muy común es con la Vitamina C (ácido ascórbico) altamente sensible a la oxidación, especialmente en soluciones acuosas o en alimentos como jugos y frutas. La forma oxidada del ascorbato, el radical monodeshidroascorbato, es una molécula muy estable que puede transformarse en otra molécula no radical, el deshidroascorbato (Smirnoff, 2000). El ascorbato puede regenerarse fácilmente por la acción de reductasas específicas y con ayuda de otras moléculas como el NADH, el NADPH o el GSH en el denominado ciclo Ascorbato-Glutatión (ASC-GSH).

Para minimizar la oxidación de las vitaminas en los alimentos, se emplean métodos como el envasado en atmósferas controladas, el uso de antioxidantes (naturales o sintéticos) y el almacenamiento en condiciones adecuadas de luz y temperatura.

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✔ Caramelización de la sacarosa: todo el color marrón se debe a ella, ya que normalmente la sacarosa es incolora.

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La caramelización es un proceso que consiste en calentar un alimento rico en azúcar hasta que se funda, oxide y tueste, formando una estructura cristalina llamada caramelo. Este proceso se produce cuando se supera el punto de fusión de un carbohidrato sencillo o cuando se calienta un jarabe de azúcar.

La caramelización es un tipo de dorado no enzimático, similar a la reacción de Maillard. Sin embargo, a diferencia de esta, la caramelización es una pirólisis (es decir, un proceso químico que ocurre cuando se alcanza y sobrepasa el punto de fusión de un carbohidrato sencillo (mono o disacárido) o cuando se calienta un jarabe de azúcar en presencia de catalizadores ácidos o básicos, siempre en ausencia de grupos amino), mientras que la reacción de Maillard es una reacción con aminoácidos.

La caramelización es un proceso muy utilizado en la cocina por el color marrón y el agradable sabor que le da a los alimentos. Además, el caramelo se puede utilizar para mejorar la presentación de los alimentos, dándoles un color dorado y una apariencia lacada.

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✔ Zanahoria, cebolla y apio siendo caramelizados para obtener mirepoix.

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La desestabilización térmica de los azúcares genera dos tipos de compuestos:

Compuestos de bajo peso molecular (10-5%), formados por deshidratación y ciclación. Incluyen carbocíclicos y piranonas, responsables del olor y sabor del caramelo. También aparecen HMF y HAF, que polimerizan y forman los colorantes típicos.

Polímeros de azúcares (90-95%), como polidextrosas y oligosacáridos de glucosa. Los productos más comunes son los dianhídridos de fructosa (DAF) y mixtos de fructosa y glucosa.

La caramelización ocurre correctamente en un intervalo de temperatura estrecho; a partir de 170°C, pueden aparecer sustancias amargas por carbonización.

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✔ Comienzo de una carbonización a partir de 175 °C.

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Puntos Malos

Pérdida de nutrientes:

Sin embargo, durante el proceso de caramelización, el calor extremo puede degradar algunas vitaminas y nutrientes sensibles al calor, como las vitaminas del grupo B y la vitamina C. Aunque el impacto depende del tipo de alimento y del tiempo de cocción, en general, el valor nutricional del alimento puede disminuir.

Formación de sabores amargos:

La caramelización se ve influenciada por varios factores, como la temperatura, el tiempo, la humedad, la acidez y las impurezas. Las temperaturas más altas aceleran las reacciones químicas y producen sabores más oscuros y amargos. Si el proceso de caramelización se lleva más allá del punto óptimo, los azúcares se descomponen en compuestos que pueden impartir un sabor amargo o quemado al alimento, haciéndolo menos atractivo.

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✔ Estructura del Ácido Oleico (Ácido Graso Insaturado) en 3D.

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La polimerización en alimentos se refiere al proceso químico mediante el cual las moléculas pequeñas llamadas monómeros se unen para formar cadenas más grandes, conocidas como polímeros, que pueden influir en la textura, estabilidad y conservación de los productos alimenticios.

La polimerización de lípidos en alimentos es un proceso químico en el que las moléculas de grasa (triglicéridos, ácidos grasos libres y otros lípidos) se unen entre sí formando compuestos más grandes, llamados polímeros lipídicos.

Este fenómeno ocurre generalmente bajo condiciones de calor elevado y prolongado, como en la fritura de alimentos, donde los lípidos pueden descomponerse y reorganizarse en formas más complejas.

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✔ Mecanismo de Polimerización de un Ácido Graso Monoinsaturado.

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Mecanismo de la Polimerización de Lípidos

La polimerización de lípidos sucede principalmente debido a la acción de factores como el calor, el oxígeno y la presencia de radicales libres, lo que provoca la interacción y unión de las moléculas de grasa. El proceso ocurre a través de dos mecanismos principales:

Polimerización térmica:

Ocurre cuando los lípidos se someten a temperaturas elevadas (normalmente en la fritura profunda, que supera los 180°C).

Los triglicéridos y ácidos grasos sufren cambios químicos que los descomponen, y los fragmentos resultantes se recombinan para formar polímeros.

Polimerización oxidativa:

Involucra la oxidación de los lípidos en presencia de oxígeno. Los radicales libres producidos en la oxidación de los ácidos grasos instaurados (con dobles enlaces) pueden reaccionar entre sí, formando enlaces entre las moléculas de grasa y dando lugar a polímeros.

Este tipo de polimerización está relacionado con la oxidación de grasas, que lleva al deterioro de la calidad de los alimentos.

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✔ Estructura de un Aldehído y una Cetona.

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Puntos Malos

Formación de compuestos tóxicos:

Durante la polimerización, se generan subproductos como aldehídos y cetonas, que pueden ser perjudiciales para la salud. Estos compuestos han sido relacionados con efectos dañinos en el hígado, el sistema cardiovascular y el riesgo de cáncer.

Deterioro de la calidad del aceite:

Los aceites que han sufrido polimerización se vuelven más viscosos, oscuros y generan malos olores y sabores. Los polímeros formados son menos solubles, lo que afecta la calidad sensorial del alimento frito.

Acumulación en el cuerpo: Consumir alimentos ricos en lípidos polimerizados puede ser perjudicial a largo plazo, ya que, estos compuestos son difíciles de metabolizar y pueden acumularse en el organismo, afectando la salud.

Factores que Influyen en la Polimerización de Lípidos

Temperatura elevada: Como en la fritura, donde los lípidos alcanzan temperaturas elevadas, facilitando la ruptura de los enlaces dentro de las moléculas de ácidos grasos.

Exposición al oxígeno: El contacto con el oxígeno promueve la formación de radicales libres, que inician reacciones de oxidación y polimerización.

Tiempo de exposición: Cuanto más tiempo se someten los lípidos a altas temperaturas, mayor es la probabilidad de que ocurra la polimerización.

Grado de insaturación: Los ácidos grasos poliinsaturados (con varios dobles enlaces) son más susceptibles a la oxidación y polimerización que los ácidos grasos saturados.

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Bernard, A. (2022). Vitaminas, esenciales en la nutrición. ¿Qué son? ¿Cuáles son sus propiedades? Obtenido de Phytocea: https://phytocea.com/es/blogs/notions-de-nutrition/les-vitamines-des-indispensables-en-nutrition-que-sont-elles-quelles-sont-leurs-proprietes?srsltid=AfmBOooD9Fi9uHhAb7Cy_TdrzhZBD2rNm7V1ApLUkj2LkAQNGozqzQeB

Cambón, C. (s.f.). REACCIONES DE CARAMELIZACIÓN. Obtenido de Ciencia con Buen Gusto: http://cienciaconbuengusto.es/Teoria/CARAMELO/CARAMELIZACI%C3%93N.htm

Cienciacebas's Blog. (s.f.). ASCORBATO Y EVOLUCIÓN ¿EL ÉXITO DE UNA MOLECULA? Obtenido de Ciencia para todos desde el CEBAS: https://cienciacebas.wordpress.com/2013/03/20/ascorbato-y-evolucion-el-exito-de-una-molecula/

ck-12. (s.f.). ¿Los lípidos son monómeros o polímeros? Obtenido de https://www.ck12.org/flexi/es/quimica/polimerizacion-polimeros-de-adicion/los-lipidos-son-monomeros-o-polimeros/#:~:text=Flexi%20Dice:%20Los%20l%C3%ADpidos%20no,%C3%A1cidos%20grasos%20de%20cadena%20larga.&text=%C2%BFCu%C3%A1l%20es%20la%20diferencia%20entr

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✔ Ejemplos de las fases del Pardeamiento Enzimático en Champiñones.

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¿Qué es?

El pardeamiento enzimático es un proceso que ocurre en frutas, verduras y mariscos, donde ciertos compuestos de los alimentos reaccionan al entrar en contacto con el aire, haciendo que se oscurezcan. Esto sucede debido a una enzima llamada polifenol oxidasa (PPO), que provoca que los alimentos cambien de color, sabor e incluso su valor nutritivo.

Cabe a destacar que, el pardeamiento enzimático es un problema que afecta la calidad de los alimentos y limita su vida útil. Sin embargo, no siempre es un efecto negativo, ya que, también puede ser beneficioso en algunos casos, como en el desarrollo de color y sabor en el café, el cacao, el té, los higos y las pasas.

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✔ Ejemplo de una reacción general de polifenoles catalizados por polifenol oxidasas que produce pardeamiento enzimático.

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¿Cómo ocurre el proceso?

El proceso de pardeamiento enzimático se da a través de una serie de reacciones químicas que involucran la enzima polifenol oxidasa (PPO) y compuestos fenólicos presentes en los alimentos. A continuación, se explica cómo ocurre el proceso en detalle:

1. Exposición al oxígeno:

Cuando una fruta o verdura es cortada, golpeada, pelada o dañada, las células que componen su estructura se rompen, exponiendo su contenido interno al oxígeno del aire.

Esto hace que la enzima polifenol oxidasa (PPO), que estaba presente en el interior de las células, entre en contacto con los compuestos fenólicos, que son también componentes naturales de las frutas y verduras.

2. Reacción de la enzima polifenol oxidasa (PPO):

La PPO actúa como catalizador, es decir, acelera la reacción entre los compuestos fenólicos y el oxígeno.

Durante esta reacción, la PPO transforma los compuestos fenólicos en quinonas, que son moléculas altamente reactivas.

3. Formación de melaninas:

Las quinonas que se forman en el paso anterior reaccionan rápidamente con otros compuestos presentes en el alimento, como aminoácidos y proteínas.

Estas reacciones llevan a la formación de melaninas, que son los pigmentos de color marrón o negro que aparecen en las superficies de los alimentos dañados.

Las melaninas son las responsables del color oscuro que vemos cuando, por ejemplo, una manzana cortada empieza a ponerse marrón.

4. Cambios en las características del alimento:

Además del cambio de color, estas reacciones pueden alterar el sabor, volviendo el alimento ligeramente amargo, y cambiar su textura.

El proceso de oxidación también puede reducir el contenido de algunas vitaminas, como la vitamina C, lo que puede afectar el valor nutricional del alimento.

En resumen, el proceso de pardeamiento enzimático ocurre cuando la enzima polifenol oxidasa entra en contacto con los compuestos fenólicos y el oxígeno, lo que da lugar a la formación de pigmentos oscuros llamados melaninas.

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✔ FruitFresh: Contiene antioxidantes, lo que evita el pardeamiento enzimático.

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¿Cómo se puede evitar?

Se puede evitar de las siguientes formas:

Usando agentes antioxidantes: Estos agentes forman complejos con los sustratos de la polifenol oxidasa (PPO) o interactúan con los productos de la reacción.

Cubrir con jugo ácido: Se puede cubrir la fruta cortada con jugo de limón, naranja o piña.

Usar preparaciones comerciales: Se pueden usar preparaciones comerciales de antioscurecimiento con frutas, como Fruit-Fresh®.

Usar sulfitos: Los sulfitos son los compuestos más efectivos para prevenir el pardeamiento enzimático.

Usar agua y azúcar: En la mermelada, el agua y el azúcar impiden que el oxígeno del aire llegue a las enzimas.

Usar bajas temperaturas: Las bajas temperaturas ralentizan la velocidad de la reacción.

Usar boro: El boro reduce la oxidación de fenoles responsables de la descoloración enzimática.

Finalmente, otro ejemplo de pardeamiento enzimático es el color café que se forma en las papas cuando se cortan o maltratan.

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El ablandamiento es un proceso que sucede durante la maduración de frutos y vegetales; se da como resultado de la hidrólisis o degradación de los diversos componentes de la pared celular que incluyen celulosa, hemicelulosa, pectina y proteínas.

El ablandamiento excesivo es una causa de las pérdidas poscosecha.

Se caracteriza por alteraciones en su color, firmeza, sabor y textura (disminución de la turgencia).

Provoca una vida de anaquel más corta, reduciendo los tiempos de transporte y distribución.

(Martínez et al, 2017)

Las enzimas vinculadas a la degradación de estos polisacáridos se pueden clasificar en dos grupos:

1. Glicanasas: encargadas de romper los polímeros y producir cadenas de menor peso molecular. Por ejemplo, la poligalacturonasa (PG), celulasa (CEL) y xilanasa (XIL), enzimas vinculadas con la degradación de pectina, celulosa y hemicelulosa, respectivamente.

La enzima poligalacturonasa (PG) sólo se expresa en tejidos del fruto maduro y su transcripción se activa únicamente durante la maduración

2. Glicosidasas: actúan en cadenas de oligosacáridos de bajo peso molecular. Por ejemplo, la β-galactosidasa.

(Dueñas et al, 2012)

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Etapas.

Se trata de un proceso complejo que involucra una serie de modificaciones en las redes de polímeros que constituyen la pared celular primaria:

1. Relajación de la pared celular mediada por expansinas: Las expansinas son proteínas no hidrolíticas que participan en la extensión de la pared celular permitiendo el crecimiento de las células vegetales.

2. Despolimerización de hemicelulosas.

3. Despolimerización de poliurónidos por la poligalacturonasa u otras enzimas hidrolíticas.

(Martínez et al, 2017)

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La luz, ya se sea natural (solar) o artificial, es uno de los factores que afectan al deterioro de ciertos alimentos. Los productos alimentarios más sensibles a la luz son los productos lácteos, los aceites y algunos vegetales.

Cuando los alimentos se exponen a la luz, puede dar lugar a cambios en el color del alimento, conferir sabores extraños, así como pérdida vitaminas… Esto, seguro, supondrá una pérdida de calidad de nuestro producto.

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El deterioro de los alimentos es el proceso en el que los alimentos se deterioran hasta el punto de que no son comestibles para los humanos o se reduce su calidad de comestibilidad. Diversas fuerzas externas son las responsables del deterioro de los alimentos. Los alimentos que son capaces de estropearse se conocen como alimentos perecederos.

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Los signos de deterioro de los alimentos pueden incluir una apariencia diferente de la comida en su forma fresca, como un cambio de color, un cambio en la textura, un olor desagradable o un sabor indeseable. El artículo puede volverse más suave de lo normal. Si se produce moho, a menudo es visible externamente en el artículo.

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Algunos alimentos en mal estado son inofensivos para comer, y pueden simplemente disminuir en calidad. Pero los alimentos que exhiben ciertos tipos de deterioro pueden ser perjudiciales para consumir. La carne animal cruda o poco cocida que se estropea suele ser bastante tóxica, y el consumo puede provocar enfermedades graves o la muerte.

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La desnaturalización de las proteínas consiste en la pérdida de la estructura tridimensional por distintos factores ambientales, como temperatura, pH o ciertos agentes químicos. La pérdida de la estructura da como resultado la pérdida de la función biológica asociada a esa proteína, ya sea enzimática, estructural, transportadora, entre otras. La estructura de la proteína es altamente sensible a los cambios. La desestabilización de un solo puente de hidrógeno esencial puede desnaturalizar la proteína. O sea que la desnaturalización es el despliegue o la ruptura de una proteína, ocurre cuando hay una alteración de entre los grupos R que la estabilizan, modificando así su estructura original. lo que hace que la proteína se despliegue o que sus cadenas de polipéptidos se desordenen. (Timberlake, K.; 2013)

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ACTUALIZACIÓN SOBRE LAS IMPUREZAS DE NITROSAMINAS. (2019, noviembre). Who.int. https://www.who.int/es/news/item/20-11-2019-information-note-nitrosamine-impurities

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Factores de cambio

Temperatura y calor: El calor desnaturaliza las proteínas al romper los enlaces por puente de hidrógeno y las interacciones hidrofóbicas entre grupos R no polares. Pocas proteínas pueden permanecer biológicamente activas a más de 50 °C. Siempre que se cocina un alimento, se usa calor para desnaturalizar proteínas. El valor nutricional de las proteínas en los alimentos no cambia, pero se vuelven más digeribles. Las temperaturas altas también se utilizan para desinfectar instrumentos y batas quirúrgicos porque desnaturalizan las proteínas de cualquier bacteria presente.

pH: A valores muy extremos de pH, ya sea medios ácidos o básicos, la proteína puede perder su configuración tridimensional. El exceso de iones H+ y OH– en el medio desestabiliza las interacciones de la proteína. Este cambio de patrón iónico produce la desnaturalización. La desnaturalización por pH puede ser reversible en algunos casos, y en otros irreversibles.

Compuestos Orgánicos: El etanol y el alcohol isopropílico actúan como desinfectantes al formar sus propios enlaces por puente de hidrógeno con una proteína y alterar el enlace por puente de hidrógeno intramolecular de la cadena lateral. Se usa una torunda con alcohol para limpiar las heridas o preparar la piel para una inyección porque el alcohol pasa a través de las paredes celulares y coagula las proteínas dentro de las bacterias. (Timberlake, K; 2013)

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Iones de metales pesados: Los iones de metales pesados como Αg+ , Ρb+ y Ηg + desnaturalizan proteínas al formar enlaces con grupos R iónicos o reaccionar con enlaces por puente disulfuro (͎S ͎ S ͎). En los hospitales, una disolución diluida (1%) de ΑgΝΟ se coloca en los ojos de los recién nacidos para destruir las bacterias que causan gonorrea. Si los metales pesados se ingieren, actúan como venenos porque desnaturalizan de manera importante las proteínas corporales e interrumpen reacciones metabólicas. Un antídoto es un alimento rico en proteínas, como leche, huevos o queso, que se combina con los iones de metales pesados hasta que pueda drenarse.

Agitación: El batido de la crema y el batimiento de las claras de huevo son ejemplos del uso de agitación mecánica para desnaturalizar proteínas. La acción de batimiento estira las cadenas polipeptídicas hasta que se interrumpen las interacciones estabilizadoras. (Timberlake, K; 2013)

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Las nitrosaminas, o, más correctamente, N-nitrosoaminas, son moléculas que contienen un grupo funcional nitroso y que suscitan preocupación debido a que sus impurezas podrían ser cancerígenas para el ser humano.

Una N-nitrosaminas, un tipo de compuesto con una potente acción cancerígena. Se sospecha que el modo de acción carcinogénica de estos compuestos tiene que ver con su capacidad para generar carbocationes (es de naturaleza fuertemente electrofílica), los cuales son capaces de atacar a las bases nitrogenadas del ADN y provocar por consiguiente daño genético que conduce al desarrollo de células cancerosas.

Proceso de Formación de nitrosaminas

Las aminas reaccionan con el anión nitrito en un medio ácido. Un ejemplo, es el medio estomacal, donde la concentración de HCl es elevada y por lo tanto el pH muy bajo, se forma ácido nitroso, HNO2, que es un ácido débil e inestable que debe ser preparado in situ tratando NaNO2 con una disolución acuosa de un ácido fuerte. De hecho, en un medio fuertemente ácido se favorece la formación del catión nitrosilo, NO+.

Este catión tiene naturaleza electrofílica (es un ácido de Lewis muy fuerte) y puede ser atacado por aminas naturales de carácter nucleofilo para dar sales de N-nitrosamonio. (OMS, 2019)

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La estabilidad y evolución de las sales de N-nitrosamonio depende del tipo de amina precursora, es decir, del número de átomos de hidrógeno presentes en el átomo de N, y también de si la amina es alifática o aromática.

De modo que las aminas terciarias dan sales de N-nitrosamonio terciarias que solo son estables a T bajas y que descomponen a T más altas para dar una mezcla de aldehídos, o cetonas. De modo que el interés sintético de estas reacciones es escaso.

Las aminas secundarias tanto alifáticas como aromáticas generan N-nitrosaminas. Inicialmente dan sales de N-nitrosamonio secundarias que evolucionan espontáneamente hasta las dialquil-N-nitrosaminas o alquilaril-N-nitrosaminas (N-nitrosaminas), como productos principales, por desprotonación (eliminación de HCl).

Las aminas primarias experimentan reacciones de diazotización. Inicialmente dan lugar a monoalquil-N-nitrosaminas de forma análoga a las aminas secundarias, pero estos productos son inestables debido a la presencia de un protón adicional sobre el átomo de N, de modo que primero experimentan una reorganización tautomérica hasta los diazohidróxidos. A continuación, estas especies sufren una protonación acompañada de eliminación de agua para dar cationes diazonio altamente reactivos.

Finalmente, si el grupo R es un alquilo (aminas alifáticas) estos cationes diazonio también son inestables y tienden a liberar N₂ espontáneamente y formar los correspondientes carbocationes (ver mecanismo), que también son muy reactivos y experimentan diversas transformaciones. Por ejemplo, el carbocatión puede perder un protón en β y formar un alqueno, o puede sufrir diferentes ataques nucleofílicos, de modo que puede ser capturado por una molécula de H₂O para formar el correspondiente alcohol, o reaccionar con un halogenuro para formar un haluro de alquilo, o ser atrapado por nucleobase (alquilación, metilación). En definitiva, la reacción da mezclas complejas de varios productos y es peligrosa en la medida en la que la liberación de N₂ puede ser explosiva. (OMS, 2019)

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La proteólisis es la degradación de proteínas ya sea mediante enzimas específicas, llamadas proteasas, o por medio de digestión intramolecular. Se degradan durante la digestión, participan proteasas específicas como la tripsina, la quimotripsina, las carboxipeptidasas y la elastasa.

La degradación intracelular la lleva a cabo un complejo multienzimático denominado proteosoma, que actúa en el citosol. Se trata de una estructura cilindrica formada por proteasas y dos extremos de complejos proteicos que alimentan la cámara interna del cilindro al reconocer las proteínas. Las proteínas que van a ser degradadas han sido marcadas anteriormente con una pequeña proteína llamada ubicuitina.

La degradación proteolítica es necesaria en la regulación de los procesos y funciones celulares. La descomposición de las proteínas en polipéptidos más pequeños, o sus respectivos aminoácidos, son necesarios para la homeostasis metabólica y celular. Los polipéptidos se descomponen comúnmente a través de la hidrólisis de los enlaces peptídicos mediante la utilización de una clase de enzimas llamadas proteasas. Sin embargo, la degradación proteolítica también puede ocurrir utilizando diversos mecanismos, incluyendo la digestión intramolecular y métodos no enzimáticos. Los mecanismos de degradación proteolítica son necesarios para obtener aminoácidos a través de la degradación de proteínas digeridas, evitando la acumulación o concentraciones anormales de proteínas, y regulando los procesos celulares mediante la eliminación de proteínas que ya no son necesarias.

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La proteólisis tiene varias funciones para la célula, entre ellas:

Eliminación de metionina en el extremo N-terminal tras la traducción.

Eliminación de las secuencias señal de péptidos después de su transporte a través de la membrana.

Separación de proteínas virales que se traducen desde un ARN mensajero monocistrónico.

Digestión de proteínas de los alimentos como fuente de aminoácidos.

Conversión de proteínas inactivas (proenzimas, zimógenos, pre-hormonas) en sus formas funcionales finales.

Degradación de ciclinas y otras proteínas requeridas para la progresión en el ciclo celular.

La proteólisis puede realizarse también en el interior de los orgánulos llamados lisosomas, mediante unas proteasas específicas llamadas catepsinas, de los que hay unos 50 tipos diferentes. El pH óptimo para su actuación es de 5, y se consigue gracias a una bomba de protones. La degradación lisosomal recicla los aminoácidos de las proteínas que no son anómalas, por ejemplo, las que se encuentran en la membrana, o se han incorporado a la célula por endocitosis. No elimina proteínas "incorrectas". Son muy importantes en procesos como la regresión del útero tras el parto, que en 9 días pasa de pesar 2 kg a 50 g, o en la eliminación de las membranas interdigitales durante el desarrollo feta