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Introducción a la ciencia de los alimentos

Módulo 2: Factores de deterioro de los alimentos.

Ciclo 2024B

Ruiz Macías Diana Paloma

Rivera Chávez Andrea Monserrat

Salazar Alcaraz Citlali Marisol

Muñoz González Gerardo

Iñiguez Pérez Diego

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El deterioro de los alimentos es el proceso en el que un producto alimenticio se vuelve inadecuado para ser ingerido por el consumidor.

La descomposición de los alimentos es un proceso influenciado por factores como la exposición a la luz, humedad, temperatura y la sequedad. Se ocasiona por todos estos factores que favorecen el crecimiento y acción de microorganismos y mohos creando un proceso de descomposición de alimentos.

(Dergal, 2015)

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Factores que influyen el crecimiento de microorganismos

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Factores que influyen el crecimiento de microorganismos

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Intrínsecos

Propiedades propias del alimento:

Agua

pH

Potencial de oxido reducción

Composición química del alimento.

Extrínsecos

Propiedades del ambiente de almacenamiento de alimento.

Humedad

Temperatura

Luz

Oxigeno

(Dergal, 2015)

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Las alteraciones enzimáticas en los alimentos son cambios que ocurren debido a la acción de enzimas presentes de forma natural en los alimentos o que provienen de microorganismos. Estas enzimas pueden tener efectos tanto positivos como negativos en la calidad y seguridad de los alimentos. En general, las alteraciones enzimáticas afectan la textura, sabor, aroma, color y valor nutricional de los productos alimenticios.

Fennema, O. R. (1996).

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Este tipo de alteraciones ocurre después de la cosecha de frutas y verduras, o después de la muerte de los animales (en el caso de carnes). En estas situaciones, las enzimas que estaban inactivas durante el crecimiento o la vida del organismo comienzan a actuar cuando la célula muere o cuando se interrumpe la circulación de nutrientes. Algunos de los efectos que se pueden hacer presentes son:

-Maduración excesiva

-Pardeamiento enzimático

-Descomposición

-Rigor mortis (carnes)

-Descomposición microbiana (carnes)

Fennema, O. R. (1996).

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Alteraciones enzimáticas en alimentos durante el procesamiento

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Alteraciones enzimáticas en alimentos durante el procesamiento

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Este tipo de alteraciones ocurre durante la manipulación, procesamiento o conservación de los alimentos. A veces, las enzimas pueden ser un factor que afecta negativamente la calidad del producto terminado si no se controlan adecuadamente:

-Alteración del color

-Descomposición no deseada

Las principales enzimas que causan estos efectos son: amilasas, proteasas y glucoamilasas.

Fennema, O. R. (1996).

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Las alteraciones biológicas son modificaciones producidas en las características de un alimento como consecuencia de la presencia de microorganismos como pueden ser bacterias, hongos, mohos o paracitos, estos microorganismos mediante el uso de enzimas pueden degradar o deteriorar estos alimentos. Se pueden producir alteraciones:

Químicas

Físicas

Las alteraciones biológicas pueden incluir:

1. Fermentación: En algunos casos, ciertos microorganismos como levaduras y bacterias descomponen los azúcares presentes en los alimentos, produciendo alcohol, ácido láctico u otros compuestos. La fermentación controlada puede ser útil en la elaboración de pan, yogurt o cerveza, pero si no se controla correctamente puede provocar el deterioro del alimento.

2. Descomposición: Algunas bacterias como Salmonella, E. coli o Listeria pueden multiplicarse en alimentos y causar su descomposición. Estos microorganismos consumen los nutrientes del alimento y liberan compuestos que cambian su sabor, olor, color y textura, y pueden causar intoxicación alimentaria.

3. Putrefacción: Esta es la descomposición avanzada de proteínas por bacterias anaeróbicas, lo que genera malos olores y otros signos visibles de descomposición.

(De Ceupe,2021)

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Oscurecimiento no enzimático:

Ocurre por la reacción de una azúcar con una amina, para dar lugar a una base de Schiff, este solo es el principio ya que la reacción continua generando gran cantidad de compuestos de color oscuro.

1. Caramelización del azúcar:

La caramelización es la descomposición térmica (pirólisis) del azúcar, a su vez es un pardeamiento no enzimático y requiere de altas temperaturas mayores a 60°, iones fosfato e iones metálicos como catalizadores, la caramelización comienza a los 145°, la temperatura correcta para caramelización 165° los productos de pirólisis del azúcar proporcionan aroma al caramelo: sobre todo el diacetilo y el maltol (caramelo); cetonas y lactonas (tostado); ésteres y lactonas (afrutado), y furfurales (nogado); y si nos excedemos en el calentamiento predominarán compuestos amargos, como el dianhídrido de di D-fructosa y polímeros de condensación.

2. Formación de N-nitrosaminas

Las nitrosaminas, son moléculas que contienen un grupo funcional nitroso y que suscitan preocupación debido a que sus impurezas podrían ser cancerígenas para el ser humano, se originan por la reacción de una amina secundaria con nitritos en un medio muy ácido (como el medio estomacal).

La formación se divide en tres principales reacciones:

1. Generación del ión nitrosante

El nitrito (NO₂⁻) se protona en un medio ácido, formando ácido nitroso (HNO₂).

El ácido nitroso se descompone, liberando especies reactivas como el ión nitrosilo (NO⁺) o el óxido de nitrógeno (NO), que son agentes nitrosantes clave en el proceso.

2. Reacción con la amina secundaria

El ión nitrosilo (NO⁺) reacciona con una amina secundaria (R₂NH), que tiene dos grupos alquilo (R), para formar un compuesto N-nitroso.

La reacción implica la adición del grupo nitroso (-NO) al nitrógeno de la amina secundaria, resultando en la formación de la N-nitrosamina (R₂N–NO).

3. Producto final: N-nitrosamina

El compuesto resultante es una N-nitrosamina (R₂N–NO), que es estable bajo ciertas condiciones, pero puede descomponerse en condiciones específicas o ser metabolizada en el organismo.

3. Reacción de Maillard

Es una reacción compleja que ocurre entre los azúcares reductores, concretamente entre el grupo carbonilo del azúcar y un grupo amino de aminoácidos presentes en las proteínas, durante el procesamiento y almacenamiento de alimentos. Se producen productos que influyen en el aroma, el color, el sabor y la textura de los alimentos.

1. Etapa de formación de base:

• El azúcar reductor (por ejemplo, glucosa) reacciona con un aminoácido o grupo amino de una proteína.

• Forma un producto de Amadori (intermedio inicial), que es un compuesto inestable y precursor en la reacción.

2. Etapa de reorganización

• El producto de Amadori se reestructura mediante reacciones de rearrange, lo que genera compuestos intermedios más complejos.

• Esta etapa incluye la formación de estructuras de cetoamina y otros intermediarios.

3. Etapa de deshidratación y formación de compuestos

• Los compuestos intermedios experimentan deshidratación y otras reacciones, produciendo una amplia gama de compuestos, como melanoidinas, que son responsables del color marrón en los productos.

• Se generan también compuestos volátiles que aportan a los sabores y aromas típicos de los alimentos cocidos.

4. Formación de acrilamida

La formación de acrilamida es un proceso no enzimático que ocurre entre alimentos que contienen azucares reductores y asparagina cuando se someten a altas temperaturas (mayores a 120°) durante la cocción especialmente en el horneado, fritura o tostado.

Es potencialmente cancerígena, la reacción ocurre en tres principales etapas:

1-Reacción de Maillard entre azucares reductores y asparagina bajo condiciones de calor formando intermediarios como los productos de Amadori.

2-Durante el proceso la asparagina se descompone por carboxilación, resultando en la formación de acrilamida (C3H5NO).

3-La acrilamida es liberada y se estabiliza el producto final.

(Timberlake, K. (2013)

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Oxidación de vitaminas:

La oxidación de vitaminas en los alimentos ocurre cuando se exponen al oxígeno, causando cambios en su estructura química y pérdida de valor nutricional. Este proceso afecta principalmente a las vitaminas C, A, E y algunas del grupo B, que son sensibles al oxígeno, la luz, el calor y el pH. Este proceso ocurre en tres principales etapas:

Iniciación: Se generan radicales libres debido a la exposición al oxígeno, luz o calor.

Propagación: Los radicales libres reaccionan con las vitaminas, alterando su estructura y eliminando su actividad biológica.

Terminación: Los radicales libres se estabilizan o eliminan, pero las vitaminas ya han sido degradadas.

Oxidación de las grasas:

También conocida como oxidación lipídica, es una reacción en cadena que se lleva a cabo por radicales libres y provoca la "rancidez" en los alimentos. Las grasas no saturadas son mas susceptibles a sufrir oxidación que las saturadas; la luz, el cobre, los aceites oxidados y la temperatura son catalizadores de estas reacciones.

Este proceso ocurre en 3 fases:

1. Iniciación: la presencia de factores externos como luz, altas temperaturas y presencia de iones metálicos da inicio al proceso, generando inestabilidad en las insaturaciones de los ácidos grasos (conexiones dobles y triples entre carbonos). Esta inestabilidad rompe la insaturación y forma un radical libre.

2. Propagación: en presencia del oxígeno, los radicales libres forman los compuestos primarios de la oxidación, llamados peróxidos e hidroperóxidos. Esta misma reacción provoca nuevos radicales libres de forma exponencial. Por eso esta fase es conocida como propagación: cuanto mayor el consumo de oxígeno, mayor es la formación de peróxidos y de nuevos radicales libres.

3. Terminación: los compuestos primarios generados (peróxidos e hidroperóxidos) son moléculas muy inestables, que se degradan fácilmente en aldehídos, cetonas, alcohol, entre otros. Es en esta fase que se generan los aromas y sabores desagradables en los alimentos.

Polimerización de lípidos:

Es el proceso químico donde monómeros se unen para formar polímeros, afectando la textura y conservación. En lípidos, esto ocurre bajo calor elevado, como en la fritura, donde las grasas se descomponen y forman polímeros lipídicos más complejos.

La polimerización de lípidos se produce por factores como el calor, el oxígeno y los radicales libres, que facilitan la unión de moléculas de grasa.

Hay dos mecanismos principales:

Polimerización térmica: Ocurre a temperaturas elevadas (como en la fritura a más de 180°C), donde los triglicéridos y ácidos grasos se descomponen y recombinan en polímeros.

Polimerización oxidativa: Implica la oxidación de lípidos en presencia de oxígeno, donde los radicales libres forman enlaces entre las moléculas de grasa, contribuyendo al deterioro de la calidad de los alimentos.

Este proceso genera compuestos tóxicos, como aldehídos y cetonas que desarrollan malos olores y sabores y se acumulan en el cuerpo ya que son difíciles de metabolizar resultando en el aumento de riesgo de cáncer.

Desnaturalización de proteínas:

Es una reacción sufrida por las proteínas al cambiar su entorno (calor, pH, concentración de sales, esfuerzo mecánico etc.) que produce un cambio en su estructura provocando el despliegue, la ruptura o el ordenamiento de sus cadenas polipeptídicas debido a la alteración de los grupos R que las estabilizan.

Factores que provocan la desnaturalización:

1.- 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.

2.- Temperatura: Las proteínas empiezan a desestabilizarse a temperaturas mayores de 40 °C. Los aumentos de temperatura se traducen en aumento de los movimientos moleculares que afectan los puentes de hidrógeno y otros enlaces no covalentes, resultando en la pérdida de la estructura terciaria.

3.-Agitación: La acción de batimiento estira las cadenas polipeptídicas hasta que se interrumpen las interacciones estabilizadoras. El batido de la crema y

el batimiento de las claras de huevo son ejemplos del uso de agitación mecánica para desnaturalizar proteínas.

4.-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.

5.-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 ͎). 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.

(Timberlake, K. (2013)

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Definición de deterioro de los alimentos 

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Definición de deterioro de los alimentos 

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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

(Timberlake,K. (2013)

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Fennema, O. R. (1996). Food Chemistry (3rd ed.). Marcel Dekker, Inc.

De Ceupe, B. (2021, 29 marzo). Ceupe. Ceupe. https://www.ceupe.com/blog/alteraciones-y-contaminacion-de-alimentos

Dergal S. B. La ciencia de los alimentos en la práctica, 2da edición, editorial Pearson, 2015.

(Caramelización Para Cocineros        | Revista de Gastronomía y Cocina, s. f.) (Ciencia, Tecnología E Industria de Alimentos, 2008b) (Gómez A. LA REACCIÓN DE MAILLARD Y SU IMPACTO EN LA SALUD, 2020)

Timberlake, K. (2013). Química general, orgánica y biológica: estructuras de la vida. México: Pearson

Educación

Ciencia,tecnologia e industria de alimentos. (2008b). Discovery Book.