MECANISMOS DE PRODUCCIÓN DE SABORES Y AROMAS

Son más de 4 500 los compuestos que se han identificado como responsables del

sabor y del aroma de la mayoría de los alimentos de los cuales un porcentaje

elevado corresponde a los volátiles que afectan directamente el olfato y poco al

gusto.

Debido a que cada uno de los constituyentes de los alimentos (tanto frescos como

procesados) es un sustrato potencial en alguna transformación química. enzimática

o microbiológica, el número de reacciones que éstos favorecen es muy grande:

mediante estos mecanismos se generan sustancias tales como acídos, alcoholes,

aldehídos. Azúcares, cetonas. ésteres, éteres. Furanonas, furanos, mercaptanos,

terpenos, sales, aminoácidos y otros, que se encuentran como 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 por uno de los cuatro siguientes mecanismos:

biosintético, enzimático directo. enzimático indirecto y pirolítico

• Éstos se pueden realmente unir 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 (propios o añadidos) y por los microorganismos

(contaminantes o añadidos).

• Por su parte, en el segundo caso están considerados los cambios que sufren los

alimentos cuando se someten a un tratamiento térmico. como el cocido, el freído, la

esterilización, etc. antes de que se calienten, los productos de origen animal. como la

leche, la carne, el huevo, el pescado, etc. Tienen un aroma y un sabor muy pobres;

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: en el caso de la leche. éste

se relaciona con la lactosa y las sales disueltas: Como fosfatos, cloruros, etc., de

calcio, sodio y potasio.

SABOR

• Las sustancias responsables del sabor son moléculas que pueden ser no

volátiles (con una baja presión de vapor, como cloruro de sodio, sacarosa,

glucosa. capsaicina. etc.), o volátiles, que al entrar en la boca se volatilizan y

consecuentemente causan un efecto en los centro olfativos es decir, las

primeras sólo estimulan el sentido del gusto. y las segundas lo hacen tanto

en el gusto como en el olfato.

• Muchas de éstas se encuentran en les tejidos vegetales porque se absorben

del agua y de la tierra en que se siembran: el cloruro de sodio y otras sales

se retienen y así permanecen en el producto comestible.

Durante la maduración de las frutas y verduras se observa una degradación

enzimática de los polisacáridos. como el almidón, para generar glucosa; a pan ir de

ésta se sintetizan varios azúcares. Principalmente sacarosa, fructosa y polioles. De

igual manera. algunas proteínas se hidrolizan en aminoácidos, algunos de los

cuales tienen sabores muy peculiares lo mismo ocurre con los tríacilglicéridos que

son la principal fuente de ácidos grasos libres de cadena corta que también

presentan propiedades sensoriales muy características.

Existen mecanismos bioquímico generales (vg. glucólisis. ciclo de Krebs, etc.) y

otros que son muy típicos de cada especie vegetal y animal, mediante los cuales

se puede sintetizar un gran número de sustancias: a) amargas. como la cafeína

del café, la teobromina del cacao. la limonina de los cítricos, etc.; b) ácidas, tales

como los ácidos ascórbico, cítrico, fumárico, acético, málico. cte.; e) pungentes,

como la capsaicina de los chiles (ajís, pimentón, etc.) y la piperina de Ia pimienta,

etc.

AROMAS

Por su parte. la generación de los aromas se lleva a cabo por un gran número

de procesos biosintético y también por diversas reacciones químicas

catalizadas por las altas temperaturas.

Biogénesis del aroma en productos vegetales

De todos los alimentos en estado natural o

crudo (sin ningún tratamiento térmico). Las

frutas y las verduras son las que contienen la

mayor cantidad de compuestos volátiles y no

volátiles relacionados con el aroma y el sabor;

muchos de ellos se sintetizan por

transformaciones bioquímicas bien conocidas,

mientras que de otros se desconoce su origen o

génesis.

Además de los aspectos genéticos, las condiciones

climatológicas (vg. temperatura, humedad,

insolación, etc.), el tipo de suelo (vg. pH,

disponibilidad de nutrimentos, etc.) y las prácticas

culturales (vg. rotación de cultivos, riego,

fertilización, adición de hormonas,

etc.), también influyen de manera decisiva. Esto se

ha observado en muchos cultivos. Como los de ajo,

rábano, cebolla y mostaza, cuyos volátiles azufrados

dependen de la cantidad de sulfatos que contenga el

suelo en que se siembren, así como del tipo de

fertilización empleada.

El aroma de un fruto está también en función de las condiciones en las que se efectúa

su maduración, ya que ésta no es igual si se termina en la planta que si el fruto se

cosecha inmaduro y se almacena en una cámara acondicionada para la maduración.

Una vez cosechado y madurado. el fruto todavía se ve afectado por las condiciones

de almacenamiento. ya que de acuerdo con la temperatura y la disponibilidad de

oxígeno se favorece un ciclo bioquímico específico: esto a su vez repercute en la

síntesis de ciertos volátiles. Cuando la temperatura (baja o alta) es inadecuada se

puede provocar el llamado daño por frío o una fermentación; en ambos casos el

aroma se ve afectado.

A pesar de que lodos los vegetales deben su

aroma a las diversas rutas bioquímicas existen

ciertas diferencias entre aquellas que se

presentan en las frutas y las de las verduras en

las primeras se pueden considerar dos grandes

grupos: las frutas climatéricas y las no

climatéricas.

Las frutas climatéricas. como el plátano, el aguacate y la pera, se cosechan

inmaduras y el proceso de maduración se lleva a cabo fuera de la planta; para

estudiar la biogénesis del aroma de estos productos se ha tomado como

ejemplo el plátano y muchos de los conocimientos obtenidos de éste se han

aplicado a otras frutas.

La diferencia básica entre las frutas climatéricas y las no climatéricas se

observa en su patrón de respiración.

a) Conversión de aminoácidos: El contenido

de leucina y de valina se incrementa

considerablemente (hasta tres veces) en el

climaterio. gracias a la acción de las proteasas

sobre las proteínas: a su vez. estos

aminoácidos son sustratos en transformaciones

de desaminación, descarboxilación, reduccion y

estearificación.

b) Utilización de ácidos grasos: Solo los ácidos grasos libres de cadena corta

(menos de 12 átomos de carbono}. son volátiles y presentan un determinado

olor: sin embargo, aunque los de cadena más larga no huelen son precursores

importantes en la síntesis de los aromas de muchos frutos. Para su utilización, y

como primer paso, debe haber una actividad lipídica que los libere de los

tríacilglicéridos: una vez libres, los ácidos linoleico y linolénico entran en dos

ciclos metabólicos muy importantes: β-oxidación y la oxidación por la

lipoxigenasa.

Este conjunto de transformaciones trae consigo la síntesis de aldehídos, alcoholes,

cetonas. ésteres. ácidos. lactonas. etc ., todos de bajo peso molecular que se han

identificado en la fracción volátil de muchas frutas. Las reacciones de β-oxidación son

características de muchos frutos. pero se considera que son de fundamental

importancia en las peras. en las que el ácido linoleico .se metaboliza y pierde dos

átomos de carbono vía la coenzima.

Este tipo de mecanismos se presenta en otras frutas, tales como el mango, cuyo aroma

y cuyo sabor están relacionados con su composición de ácidos grasos.

Conversión de la L-fenilalanina, la L-tirosina y el ácido cinámico. En el caso del plátano,

mediante la degradación de la L-fenilalanina, se obtiene eugenol y su derivado metílico,

ambos típicos del aroma de esta fruta. Sin embargo, en otros vegetales también se

emplea la tirosina y el ácido cinámico

Frutas no climatéricas. Se caracterizan por carecer del climaterio típico de las

frutas climatéricas; es decir, su patrón de respiración permanece prácticamente

constante una vez cortadas de la planta o del árbol.

Dentro de esta categoría destacan los cítricos que deben su aroma a la presencia de

diversos terpenoides; éstos se sintetizan en las glándulas que están distribuidas en

forma heterogénea en las capa;.; pigmentadas del flavedo y que producen

aproximadamente 1 ml del correspondiente aceite esencial por cada l00 cm2 de

cáscara. El tejido blanco interno llamado mesocarpio o albedo. no tiene la capacidad

de generar estos aceites. pero contiene diversos glucósidos amargos: la hesperidina

se encuentra en el limón y la naranja. y la naringina en la toronja.

Los terpenoides no son exclusivos de los cítricos como agentes aromatizantes: también

abundan en diversas especias. hierbas y flores.

Tanto los monoterpenos como los sesquiterpenos pueden estar oxigenados en forma de

aldehídos y cetonas, y de alcoholes. ácidos y ésteres y de hecho. son estos derivados

oxigenados los realmente responsables de los aromas de los cítricos. Por ejemplo. en

el aceite de limón hay 95%, de limoneno y sólo 2%, de citral: a pesar de que este

aldehído se encuentra en tan baja proporción, es suficiente para conferir las

propiedades sensoriales típicas a este producto.

Los monoterpenos pineno, mentol,

geraniol, carvona, etc.; son

sustancias típicas que se encuentran

en los volátiles de diversas frutas y

especias.

Entre los sesquiterpenos importantes el β-

selineno, el α-eudesmol y la notcatona se

encuentran en los aceites esenciales de apio,

de eucalipto y de naranja. respectivamente.

Biogénesis del aroma en las verduras. Por su parte, la generación de aromas en las

verduras se determina por rutas bioquímicas distintas a las ya mencionadas; las

frutas se caracterizan por producir ésteres, y las verduras por sintetizar diversos

compuestos derivados del azufre muy potentes, por lo que mucha gente los

considera como olores desagradables y no aromas. En esta categoría de alimento

se encuentran la cebolla, el ajo, la cebolleta y muchos otros del género Allium, así

como el rábano, la mostaza, el berro, la col, etc., de la familia de las crucíferas.

Los metabolismos de los ácidos grasos. de los hidratos de carbono y de los

aminoácidos están conectados, mediante una complicada red enzimática, los

precursores no volátiles se convierten en una gama muy amplia de compuestos

azufrados.

En el tejido intacto. estos productos contienen tanto las moléculas aromáticas como

sus respectivos precursores; estos Ultimas son generalmente sulfóxidos o glucósidos

de peso molecular más alto, no volátiles, cuya aglucona es propiamente el aroma.

Cuando el fruto sufre un daño mecánico (golpe, mordida. Corte, etc.) que rompe su

estructura celular, una enzima (vg. glucosidasa) se pone en contacto con el precursor

y lo hidroliza, liberando la fracción volátil odorífica.

Con base en este principio, se han estudiado y aislado algunos sistemas enzimáticos

que tienen la peculiaridad de regenerar el aroma perdido de vegetales que han sido

sometidos a un tratamiento térmico.

Por ejemplo, cuando se deshidrata brócoli. zanahoria. cebolla y rábano, en el proceso se

volatilizan sus aromas y queda un producto poco aromático, pero que contiene los

precursores correspondientes. El aroma perdido se puede regenerar si estos deshidratados

se incuban con un extracto enzimático proveniente de un fruto fresco, pues en estas

condiciones las enzimas actúan sobre dichos precursores y liberan los aromáticos volátiles.

GENERACIÓN DE AROMAS POR EL EFECTO DE TRATAMIENTO TÉRMICO

INTERVIENEN VARIOS MECANISMOS COMO LA DEGRADACION TERMICA LA CARAMELIZACION, DEGRADACION DE RIBONUCLEOTIDOS Y TIAMINA, LA REACCION DE MAILLARD Y LA DEGRADACION TERMICA DE LIPIDOS.

LA SOLA DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE LA GLUCOSA GENERA APROXIMADAMENTE 80 COMPUESTOS ORGÁNICOS DE BAJO PESO MOLECULAR, TALES COMO LOS ALDEHÍDOS, CETONAS, DICETONAS, LACTONAS, FURANOS, DIHIDROFURANOS; ESTA SITAUCION SE COMPLICA CONSIDERABLEMENTE SI A ESTE SISTEMA TAN SIMPLE SE LE AÑADE UN AMINOACIDO Y LA MEZCLA SE SOMETE A TEMPERATURA ELEVADAS.

REACCION DE MAILLARD

LA REACCION DE MAILLARD TIENE DIVERSAS VIAS QUE RESULTAN EN LA FORMACION DE UNA GRAN NUMERO DE COMPUESTOS DE BAJO PESO MOLECULAR.EN GENERAL LOS COMPUESTOS VOLATILES GENERADOS POR LA REACCION DE MAILLARD SE PUEDEN DIVIDIR EN TRES GRUPOS:

A) PRODUCTOS DE LA FERMENTACION DE AZUCARES.B) PRODUCTOS DE LA DEGRADACION DE AMINOACIDOS.C) PRODUCTOS DE REACCIONES SECUNDARIAS.

LA REACCION DE STRECKER, QUE FORMA PARTE DEL MECANISMO DEL OSCURECIMIENTO NO ENZIMATICO, INVOLUCRA LA DESANIMACION OXIDATIVA Y DESCARBOXILACION DE AMINOACIDOS EN PRESENCIA DE COMPUESTOS DICARBONILICOS. ES LA FUENTE PRINCIPAL DE COMPUESTOS CARBONILICOS, SIN EMBARGO A PESAR DE SU ABUNDANCIA, NO SON TAN IMPORTANTES EN EL AROMA COMO LO SON LOS COMPUESTOS HETEROCICLICOS.

LAS PIRAZINAS:RELACIONADA CON LOS AROMAS DE LOS PRODUCTOS FRITOS , COCIDOS Y HORNEADOS.GRUPOS DE PIRAZINAS:

A) ALQUIL- PIRAZINAS

B) METOXI- PIRAZINAS

C) ACETIL- PIRAZINAS

D)OTRAS PIRAZINAS

ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO

EXTERIORPROFESOR: ARTURO CHAVARRY TORRESTEMA:

AROMAS Y SABORES: MECANISMOS DE GENERACIÓN

INTEGRANTES:

CHEPE CALDERÓN DEYSI

MOLOCHO FLORES LUZ

CHICLAYO 23 DE NOVIEMBRE DE 2012

LAS PIRIDINAS: SON COMPUESTOS QUE EN CONCENTRACIONES BAJAS TIENEN UN AROMA AGRADABLE, PERO QUE SE TORNA MUY FUERTE Y DESAGRADABLE CUANDO ESTAN CONCENTRADAS, CONTIENEN NITROGENO EN SU MOLECULA Y NO SON TAN ABUNDANTES COMO LAS PIRAZINAS O LOS PIRROLES.

LOS FURANOS: EL MALTOL, AROMA A CARAMELO, SU DERIVADO ETIL- MALTOL. COMO LOS FURANOS NO CONTIENEN NITROGENO, SU SINTESIS SE LLEVA A CABO SOLO CON MONOSACARIDOS, POR MEDIO DE DESHIDRATACION O DE LA DEGRADACION DE STRECKER.

DEGRADACION DE LA TIAMINA:LA VITAMINA B1 ES UN COMPUESTO BICICLICO, LA PORCION DE PIRIMIDINA ES ESTABLE PERO EL DERIVADO METIL- TIAZOLICO ES SUCEPTIBLE A DEGRADACION TERMICA, POR LO QUE PUEDE FORMAR COMPUESTOS VOLATILES AZUFRADOS Y NITROGENADOS DE INTENSO AROMA COMO FURANOS, TIOFENOS Y ANHIDRIDO SULFUROSO.POR LA REACCION DE MAILLARD: 2 METIL-3 FURFURIL Y EL BIS (2- METIL- 3 FURFURIL) DISULFURO.

DEGRADACION TERMICA DE LIPIDOS:LOS LIPIDOS INCLUYEN: TRIALGLICERIDOS; RUPTURA DEL ENLACE ESTER, CONSECUENTE LIBERACION DE ACIDOS GRASOS, ADEMAS ACELERA LA OXIDACION DE LAS CADENA ALIFATICAS. FOSFOLIPIDOS; LA RUPTURA DEL ENLACE ESTER ES MAS RAPIDA QUE LA DE LOS TRIALGLICERIDOS, POR LO QUE SON FUENTE IMPORTANTE DE COMPUESTOS VOLATILES.COLESTEROL; EL 7- COLESTEROL, LA CARNE DE RES Y LOS PRODUCTOS CARNICOS PUEDEN CONTENER CERCA DE 3,5 PPM DE ESTE COMPUESTO.

EFECTO DEL FREIDO

LOS TRIACILGLICERIDOS INSATURADOS SUFREN REACCIONES DE OXIDACION Y GENERAN UN AMPLIO GRUPO DE COMPUESTOS (ALDHEIDOS, CETONAS, ACIDOS, ETC)QUE GENERALMENTE TIENEN OLORES DESAGRADABLES, SIN EMBARGO CUANDO LAS MISMAS REACCIONES DE OXIDACION SUCEDEN A TEMPERATURAS ELEVADAS EL FREIDO(160-170 °C)PUEDEN GENERAR OTRAS SUSTANCIAS QUE CONFIEREN AROMAS AGRADABLES A LOS ALIMENTOS. ES DECIR A PESAR DE QUE EN AMBOS CASOS SE TRATA DE LA MISMA REACCION, LAS RUTAS QUE SIGUEN SON DIFERENTES, PORQUE SUS ENERGIAS DE ACTIVACION SON DISTINTAS.

FERMENTACIONESEN EL CASO DE LA LECHE LAS BACTERIAS PSICROTROPICAS , TALES COMO PSEUDOMONA FRAGI, STEPTROCOCUS LACTIS Y LACTOBACILLUS MALTAROMICUS, ESTAN DIRECTAMENTE RELACIONADAS CON ESTA ACCION, YA QUE SINTETIZAN LIPASAS Y PROTEASAS QUE DEGRADAN SUS RESPECTIVOS SUSTRATOS, MEDIANTE UN GRAN NUMERO DE REACCIONES ACOPLADAS Y SECUENCIALES, ESTOS MICROORGANISMOS GENERAN ACIDOS GRASOS DE CADENA CORTA, ESTERES ETILICOS, ALDEHIDOS, ETC.