UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO DE ANZOATEGUI

MAESTRIA EN CIENCIA E INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS

C U E S T I O N A R I O D E B I O Q U I M I C A

D E L O S A L I M E N T O S

LCDO. PEDRO M. VIÑA G. C.I. V - 9.451.752.

MAYO 2009.

TEMA: AGUA

1.- Explique brevemente dos de las funciones que realiza el agua como constituyente de un alimento.

Tiene una función bioquímica, ya que las macromoléculas de las proteínas y carbohidratos se hacen activas cuando adquieren sus estructuras secundarias y terciarias al interaccionar con el agua.

El agua es un factor determinante en la inhibición ó la propagación de las diferentes reacciones que pueden aumentar ó disminuir la calidad nutritiva y sensorial de los alimentos.

2.- ¿Cuáles de las siguientes especies químicas refuerzan o no la estructura del agua: a) NaCl, b) grupos alcohólicos y aldehídicos, y c) Proteínas.

a.- NaCl: No refuerza la estructura de la molécula del agua ya que esta sal se disuelve y forma iones Na+ y Cl-, rodeándose de moléculas de agua y formando complejos hidratados que tienen la capacidad de interrumpir la formación de los puentes de hidrógeno.

b.- Grupos Alcohólicos y Aldehídos: Están son sustancias no iónicas con características polares que presentan grupos hidroxilos y carbonilos que pueden fácilmente interactuar con la molécula de agua por medio de puentes de hidrógeno, lo que modifica la estructura molecular del agua, ya que se forman puentes de hidrógeno entre el agua y estos grupos.

c.- Proteínas: Los enlaces peptídicos, propios de las proteínas, pueden participar en la formación de puentes de hidrógeno modificando ligeramente la estructura tridimensional del agua.

3.- En lo que respecta a los alimentos de origen natural (ej. Frutas, vegetales, carnes, etc.). ¿Cuál es el origen del agua que forma parte de ellos'

Entre los orígenes tenemos:.- Por el metabolismo y degradación de nutrientes: la oxidación de lípidos, proteínas y de

la glucosa..- En los tejidos celulares se presenta el fenómeno de turgencia (paso de agua a través de

la membrana celular proveniente de medios extracelulares) que da origen a la asociación del agua a otros compuestos característicos de los alimentos como lípidos, carbohidratos y proteínas contribuyendo a la formación de complejos hidratados.

4.- Para el agua, a que se refiere cada uno de los siguientes términos:

a) Punto de Fusión: es la temperatura a la cual las fases solidas y liquida de una sustancia están en equilibrio a 1 atmosfera de presión. Es una propiedad característica (intensiva) de cada sustancia, para el agua es de O°C.

b) Punto de Ebullición: Temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se hace igual a la presión externa (atmosférica). Es una propiedad característica ó intensiva de cada sustancia; para el agua a una presión atmosférica de 1 atm, el punto de ebullición es de 100°C.

c) Calor de Fusión: E s la cantidad de energía (calor) necesaria para convertir (fundir) 1 gramo de sólido en liquido a la temperatura de fusión. Generalmente se expresa en Kj. También es una propiedad característica de cada sustancia.

d) Calor de Vaporización: Cantidad de energía (calor) necesaria para que 1 gramo de sustancia liquida se transforme en gas. Es una propiedad característica, este valor está relacionado directamente con la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el líquido. Se expresa en Kj.

e) Tensión Superficial: Es la cantidad de energía necesaria para aumentar la superficie de un liquido por unidad de área (cm2 ó m2). A mayor fuerza intermolecular en un líquido este tendrá una tensión superficial alta. La tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura.

f) Calor especifico (o capacidad calórica): .- Calor específico (Ce): es la cantidad de calor necesario para elevar en 1°C la temperatura de 1 gramo de sustancia. Es una propiedad característica (intensiva). Para el H2O tiene un valor de 4,184 J/g°C.

.- Capacidad calórica (Cp): es la cantidad de calor necesario para elevar en 1°C la temperatura de una determinada cantidad de sustancia. Es una propiedad no característica (extensiva). Las unidades de Cp son J/°C. La relación entre el calor especifico y capacidad calórica está dada por la siguiente relación: Cp=m . Ce (m: masa, g).

5.- En los alimentos, el agua tiene la capacidad de interactuar con otros de sus componentes, como carbohidratos y proteínas, influyendo de manera importante en sus propiedades organolépticas (principalmente reológicas y de textura). Explique las razones para que el agua tenga tal capacidad.

El agua es una molécula formada por hidrógeno y oxígeno y que se une entre sí por puentes de hidrógeno, unión que se establece entre átomos de compuestos polares electronegativos unidos por u átomo de hidrogeno. Lo que le da la capacidad al agua de inducir estas uniones con otras sustancias de características polares, como las proteínas y los hidratos de carbono, con sus diversos grupos hidrófilos, pudiendo retener el agua y conferir de esta manera a los alimentos propiedades organolépticas muy particulares.

6.- Justifique por qué el agua y no otro de los hidruros de los elementos del grupo del oxígeno es el constituyente principal de los organismos vivos.

El oxigeno es el único de los elementos que se encuentran en estado líquidos en un rango de temperatura amplio y común al desarrollo de la vida.

El agua teniendo el menor peso molecular en comparación con ls otros hidruros del grupo del oxigeno, presenta valores de temperatura de fusión y ebullición muy por encima del resto.

7.- ¿Cuáles son las principales consecuencias de la polaridad de la molécula de agua?

La naturaleza bipolar de las moléculas de agua produce un cierto ordenamiento que determina su estructura particular, confiriéndole las características y propiedades físicas y químicas particulares.

Una de las principales consecuencias de la polaridad de la molécula del agua es su propiedad de disolver, que la hace tener una infinidad de aplicaciones y usos.

8.- Explique brevemente la diferencia entre el agua líquida y el hielo.

El agua líquida a 0°C está formada por puentes de hidrógeno con un promedio de otras 3,6 moléculas iguales, por lo que se crean estructuras tetraédricas muy dinámicas, mientras que el hielo es una estructura simétrica hexagonal de moléculas de agua unidas íntegramente por puentes de hidrógeno, donde cada vértice es representado por cada átomo de oxígeno y de hidrógeno se encuentra rodeado por otro similar a una distancia de 2,76°A, con un ángulo de 109,5° evitando así las tensiones de la estructuras.

Otra diferencia muy importante es la conductividad térmica el hielo tiene un valor de 2.240J/mS°K 5,3 cal/cmseg°C que es cuatro veces la del agua.

9.- ¿Cuáles son los efectos más importantes del congelamiento de los alimentos?

a.- Baja la proporción de agua no congelada.

b.- Aumenta la concentración de sólidos disueltos.

c.- Se modifican parámetros como el pH, concentración de reactivos, fuerza iónica, viscosidad, potencial redox, solubilidad del oxígeno, tensión superficial entre otros.

d.- Aumento del volumen de 8 a 10% debido a la conversión del agua líquida en hielo, lo que ocasiona daños mecánicos en los tejidos vegetales y animales

e.- Induce cambio estructurales en el agua haciendo que dichas interacciones se alteren ocasionando pérdidas de la textura de algunas frutas y hortalizas.

f.- En términos generales provoca la inhibición de un gran número de reacciones químicas y enzimáticas, así como la reducción del desarrollo microbiano; sin embargo se presentan reacciones indeseables como el oscurecimiento enzimático, oxidación de los lípidos entre otras.

10.- ¿Qué es la “ actividad de agua” (Aw) de un alimento?. Explique brevemente.

Es aquella fracción del agua contenida en los alimentos que representa el grado de interacción de esta con los demás constituyentes, es decir la porción de agua en los alimentos que se encuentra disponible (agua libre), que permite que se den las reacciones químicas, enzimáticas y microbiológicas las cuales son la principal causa de deterioro de los alimentos.

11.- ¿Qué es la histéresis? Explique brevemente.

Se llama histéresis al fenómeno que se presenta, cuando se realiza la desorción (deshidratación) de un producto y luego se somete a un proceso de adsorción (hidratación), ambos procesos realizados a una presión constante, se puede observar que alcanzan el equilibrio a diferentes % de agua, razón por la que las curvas de absorción y desorción no son las mismas, por lo tanto el recorrido diferente por dichas curvas de producto o alimento se llama histéresis.

12.- ¿Qué utilidad práctica encuentra la industria de alimentos en el establecimiento o determinación de isotermas desorción de humedad para productos alimenticios particulares?

Permite estructurar sistemas de procesamiento, almacenamiento, transporte y comercialización de los alimentos. También determinar la estabilidad de un gran número de alimentos, tales como, granos, hortalizas, frutas, hortalizas, cárnicos, etc.

13.- Se desea preparar un alimento que contiene el equivalente a un litro de agua y donde no sea posible el crecimiento de hongos, mohos y levaduras. Calcular el número de moles de soluto en el alimento.

Formula Solución

Aa Ma Aa (Ma + Ms) = Ma Aa (55,55) + AaMs = Ma

Ma + Ms

Datos Ms = Ma – Aa(55,55) 55,55 – (0,80)(55,55)

Aa= 0,80 Aa 0,80

Ma= 1000/18 = 55,55 Ms= 13,89

14.- Se desea evitar el crecimiento de levaduras osmofilicas en un alimento que tenga una humedad no mayor del 40%. Calcular el número de moles de soluto en el producto.

Formula Solución

Aa Ma Aa (Ma + Ms) = Ma Aa (Ma) + AaMs = Ma

Ma + Ms

Datos Ms = Ma – Aa(Ms) 22,22 – (0,60)(22,22)

Aa= 0,60 Aa 0,60

Ma= 400/18 = 22,22 Ms= 14,81

15.- Describa al menos 5 de los usos del agua en la industria de los alimentos

El agua es usada para el lavado y limpieza de equipos usado en las industrias procesadoras de alimentos (intercambiadores de calor, pasteurizadores, transportadoras, etc.).

En el lavado de frutas y vegetales, carnes y pescados, etc., antes de entrar al proceso para eliminar restos de partículas indeseables adheridas a la superficie, producto de la cosecha, transporte, manipulación

En el escaldado de frutas, el agua se emplea como u baño térmico a una temperatura determinada a fin de evitar daños enzimáticos, previo al proceso de pelado.

Como solvente ó fase dispersante en distintos productos alimenticios de tipo soluciones como jugos de frutas, salsa, etc.

En estado sólido (en forma de hielo) para la preservación a bajas temperaturas (congelación) de diferentes productos alimenticios.

16.- ¿Qué precauciones deben tomarse con el uso de agua con fines de preparar un alimento que luego será enlatado?

El agua debe ser suavizada con diversos fosfatos y otras sales, antes de utilizarlo en el enlatado de frutas y hortalizas. Debido a que el agua dura ocasiona reacciones indeseables en el proceso y en el producto final, la dureza además de dificultar el lavado de máquinas y equipos, reduce la transferencia de calor, reduce la adsorción del agua en en el escaldado de vegetales modificando su textura, en el caso de frutas con pectinas los iones divalentes producen mayor rigidez.

También los oxalatos forman precipitados blancos cuando interaccionan con los iones calcio o magnesio, lo que trae como consecuencia la reducción de la calidad sensorial del producto.

TEMA: CARBOHIDRATOS

1.- Describa brevemente la(s) vía(s) metabólicas(s) mediante la(s) cuale(s) se originan los carbohidratos nativos en los alimentos vegetales en su estado natural (frutas y vegetales).

La glucosa sintetizada en las plantas por el proceso de fotosíntesis representa la materia prima fundamental para la fabricación de muchos carbohidratos; el bióxido de carbono reacciona con agua para formar glucosa con el consecuente desprendimiento de oxigeno:

6 CO2 + 12 H2O C2h12O6 + 6 O2 + 6 H2O

A su vez, mediante rutas bioquímicas, este azúcar da origen a muchos

otros como la sacarosa y la fructosa, o bien a polímeros como la celulosa y el almidón.

2.- Describa brevemente el mecanismo de formación de glucógeno en el musculo y su destino en la carne.

Es el polisacárido de reserva energética animal mas importante, se encuentra principalmente en el musculo y en el hígado. Su estructura química es muy similar a la amilopeptina, con la excepción de que además de que esta mas ramificada (en lugar de tener ramas cada 15 – 25 unidades de D-glucosa, el glucógeno la presenta cada 12 – 16), es normalmente de mayor peso molecular que a primera.

3.- Ilustre la estructura, a manera de ejemplo, de un representante de las diferentes clases de carbohidratos y sus derivados.

4.- De al menos cuatro razones que justifiquen la importancia de los mono, oligo y polisacáridos como constituyentes de los alimentos.

a) Mono:.- Solubles en agua..- Son solubles en etanol y éter..- No pueden ser hidrolizados en otros más simples..- Son soluciones en general, son dulces, aunque algunas son amargas.

b) Oligo:.- Algunos son capaces de reducir las soluciones de Fehlin, como la lactosa, la

celobiosa, la isomaltosa y la maltosa (azúcares reductores), existen otra que no la reducen como la sacarosa (azúcar no reductores).

.- Son lábiles al calor y a los ácidos.

.- Se hidrolizan fácilmente.

.- La sacarosa tiene un grado de solubilidad muy alto y una gran capacidad de hidratación y es menos higroscópica que la fructosa.

c) Polisacáridos:.- No producen verdaderas soluciones, sino más bien dispersiones de tamaño

coloidal..- Puros no tienen color, aroma o sabor..- Se encuentran como cadenas lineales, o bien ramificadas, que a su vez pueden

estar integradas por un solo tipo de monosacáridos (homopolisacaridos), como el almidón y la celulosa, o también por varios tipos de monosacáridos (heteropolisacaridos), como es el caso de la mayoría de las gomas.

.- La unión entre estos polímeros se efectúa principalmente por enlaces electrostáticos y otros (puente hidrógeno, covalente e hidrófobos), forman geles cuando se calientan y producen una estructura ordenada tridimensional en la que queda atrapada el agua.

5.- ¿Qué diferencia estructural existe entre: a) - D-Glucosa y -D-Dextrosa, b) B-D-Fructosa y B-D-Levulosa.

a) -D-Glucosa y -D-Dextrosa: No existe ninguna diferencia estructural entre estas, debido a que la glucosa es la misma dextrosa, solo que la glucosa también recibe este nombre por ser dextrorotatoria y además tienen el mismo enantiomeros alfa, es decir, el grupo OH está por debajo del plano formado en la proyección de Haworth.

b) B-D-Fructuosa y B-D-Levulosa: No existen deferencia estructural entre ellas, ya que la primera recibe también el nombre de levulosa por su poder levorrotatorio y que además pertenecen al mismo enantiomeros B, es decir, el grupo OH está por encima del plano formado en la proyección de Haworth.

6.- ¿Qué son: a) Isómeros, b) Estereoisomeros, c) Epímeros, d) Enantiomeros?

a) Isómeros: Diversidad de propiedades físicas y químicas que se observa en compuestos, sobre todo orgánicos, que tienen igual composición centesimal, igual formula empírica e igual peso molecular.

b) Estereoisomeros: Isómero cuya diferencia estriba en la distinta disposición espacial de los átomos que da origen a un compuesto que se diferencia del otro como la imagen y el objeto en el espejo, presentan poder rotatorio.

c) Epímeros: Es el azúcar cuya única diferencia en su molécula es la localización ó posición de un solo hidroxilo que no sea el de referencia. Ejemplo: la glucosa es el epímeros de la manosa en el hidroxilo del carbono 2.

d) Enantiomeros: Es cualquiera de las dos formas ópticamente activas, cada una de las cuales es como la imagen de la otra en un espejo (D y L).

7.- ¿Cuáles son las principales formas de representación química de los monosacáridos?¿Cuál es la más comúnmente utilizada?

Las representaciones químicas pueden hacerse con proyecciones de Fischer, las representaciones cíclicas de Haworth y con la formula conformacional y las más utilizada de estas es la representación cíclica de Haworth.

8.- ¿En qué consiste la mutorrotación observada en la mayoría de los azucares reductores?

Es una manifestación de equilibrio que se establece cuando las soluciones acuosas de los monosacáridos sufren modificaciones en su actividad óptica durante el almacenamiento.

9.- Compare la solubilidad en agua y el poder edulcorante relativo de: Sacarosa, Fructosa, Lactosa, Glucosa y Maltosa.

El poder edulcorante en forma ascendente va desde: lactosa, maltosa, glucosa, sacarosa y fructosa.

En orden ascendente la solubilidad de los azucares en agua sería: lactosa, maltosa, glucosa, sacarosa, y fructosa.

10.- Describa los mecanismos químicos que conducen a la producción de pigmentos oscuros en los procesos de caramelización de la sacarosa y oxidación del ácido ascórbico.

.- Caramelización de la sacarosa: Esta reacción también es llamada pirolisis, ocurre cuando los azucares se calientan por encima de su punto d fusión. Se efectúa tanto a pH

ácidos como básicos y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales; se presenta en los alimentos que son tratados térmicamente en forma drástica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificación, etc. Los mecanismos para llevar a cabo este proceso de transformaciones por isomerización y deshidratación de los hidratos de carbono.

La deshidratación genera furfural y sus derivados insaturados polimerizan para formar macromoléculas de pigmentos melanoidina.

.- Oxidación del ácido ascórbico: Como ruta principal de degradación, el ácido ascórbico se oxida a ácido Dehidroascórbico en una reacción reversible, estableciendo un sistema de oxidación-reducción. A su vez, el ácido Dehidroascórbico se sigue oxidando y se transforma en 2,3-dicetogulonico, que no tiene actividad biológica.

Según sea las condiciones del sistema, por medio de una degradación de Strecker el ácido 2,3-dicetogulonico, se cicla y produce anhídrido carbónico y furfural; este último se polimeriza y forma las melanoidina, de manera semejante a las que ocasionan el oscurecimiento no enzimático. En su destrucción, el ácido ascórbico provee grupos carbonilos para que continúe la reacción. En esta serie de transformaciones también se genera diversos compuestos, algunos de bajo peso molecular, que contribuyen al olor característico de los alimentos que han sufrido esta reacción. Este mecanismo se complica considerablemente si hay azúcares reductores y aminoácidos que favorecen diversas rutas semejantes ala caramelización y a las reacciones de Maillard.

11.- ¿Qué es la reacción de Maillard? De ejemplo de algunos alimentos en los que ocurre esta reacción.

Es la reacción no enzimática que ocurre entre un azúcar reductor (cetosa y aldosa) y un grupo amino libre proveniente de un aminoácido o de una proteína, que producen un grupo muy complejo de transformaciones que traen consigo de melanoidina, que van desde amarillo claro hasta café oscuro incluso negro y ocurre en:

.- Costra de alimentos horneados.

.- Postres a base de leche. Deseables

.- Leche evaporada y azucarada.

.- Jugos concentrados y naturales.

.- Frutas secas y enlatadas.

.- Carnes. Indeseables

.- Pescados deshidratados.

.- Harinas y otros.

12.- Defina: a) Fibra Cruda, b) Pentosanas, c) Fructosanas, d) Mánanos, e) Glucomananos, f) Galactanos, g) Arabinoxilanos.

a) Fibra Cruda: Grupo muy amplio de polisacáridos, de los considerados estructurales, que no son aprovechados metabólicamente por los organismos mono gástricos, incluyendo el hombre, pero que cumplen una función muy importante en el bienestar del individuo.

b) Pentosanas: Polímero formado por moléculas de pentosas (xilosa, arabinosa, ribosa, etc.) ejemplo: arabinoxilana.

c) Fructosanas: Polímeros generalmente lineales, constituidos por la unión de moléculas de D-fructuosa unidas mediante enlaces glucosidicos B (2,1), que se encuentran como reserva energética en varios vegetales.

d) Mánanos: Nomenclatura científica usada para nombrar polímeros constituidos por la unión de moléculas de manosas.

e) Glucomananos: Polímeros integrado por monómeros distintos de seis átomos de carbono de glucosa y manosa.

f) Galactanos: Nomenclatura científicas usada para nombrar polímeros constituidos por unión de moléculas de galactosa.

g) Arabinoxilanos: Nombre compuesto del polímero integrado por los monómeros distintos de cinco átomos de carbono arabinosa y xilosa.

13.- Explique brevemente el proceso de gelatinización del almidón.

Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, sin embargo cuando se calienta empieza un proceso lento de absorción de agua en las zonas intercelares amorfas, que son las más organizadas y más accesibles, ya que los puentes de hidrogeno no son tan numerosos ni rígidos, como en las áreas cristalinas. Las suspensiones de almidón se calientan a temperaturas de 50-55°C; los puentes de hidrogeno intermoleculares de las zonas amorfas se rompen y continúan la absorción de una mayor cantidad de agua; entonces la amilosa y la amilopeptina fuertemente hidratadas, se dispersan en el seno de la disolución.

14.- Describa brevemente la interacción del almidón con otros constituyentes de los alimentos como: a) agua, b) azúcar, c) proteínas, d) lípidos.

a) Agua: Esta es una de los principales factores que afecta las propiedades funcionales de los polímeros porque con ella pueden reaccionar; la intensidad y su grado e hinchamiento están en función directa por concentración de este disolvente, de tal manera que la adsorción se facilita a medida que aumenta la concentración.

b) Azúcar: El efecto más importante que tiene los azucares se refleja en las propiedades reológicas de este hidrato de carbono, ya que reduce la velocidad de gelatinización y en la viscosidad final que se obtiene de las pastas de almidón.

c) Proteínas: Las interacciones físicas y químicas de las proteínas con el almidón determina la textura de muchos alimentos.

d) Lípidos: Los emulsionantes que contienen ácidos grasos de cadena larga forman complejos con la amilosa; cuando contienen más de 16 átomos de carbono reducen la velocidad de hinchamiento de los gránulos y aumenta su temperatura de gelatinización; independiente del tipo de emulsionante usado, la viscosidad máxima de las pastas de almidón es muy similar, lo único que varia es la temperatura a la cual se alcanza. Los hidrocarburos de cadena corta y triacilgliceridos reducen la temperatura de gelatinización sin importar el tipo de ácido graso que contenga.

15.- ¿Qué es la retrogradación del almidón?

Es la insolubilización y precipitación espontanea de las moléculas de amilosa, debido a que las cadenas lineales se orientan paralelamente e interaccionan con ellas por puentes de hidrógeno a través de sus múltiples hidroxilos.

16.- Mencione al menos 5 de las propiedades funcionales del almidón.

.- Son Gelificantes.

.- Estabilizantes.

.- Emulsificantes.

.- Humectantes.

.- Espesantes.

17.- Explique brevemente que son las pectinas y que importancia tienen para la industria de los alimentos.

Pectinas: Son polisacáridos estructurales, que le confiere rigidez a las paredes celulares de muchos frutos, en lo que actúa como agente cementante. Son ácidos

pectinicos con diferentes grados de esterificación. Desempeñan un papel muy importante en la industrialización de las frutas, sobre todo en lo relacionado con la elaboración de bebidas. Diversas calidades de pectinas se usan en la elaboración de mermeladas y otros productos por su capacidad de gelificación.

TEMA: PROTEINAS

1.- Describa brevemente que vía metabólica ó mecanismo es utilizado en tejidos vegetales y animales para dar origen a las proteínas nativas.

a) Los animales utiliza el nitrógeno orgánico proveniente de los polipéptidos que obtiene de su dieta.

b) Los vegetales producen estos nutrimentos a partir de moléculas sencillas, como nitrógeno inorgánico, agua y anhídrido carbónico.

2.- Explique brevemente cual es la importancia biológica de las proteínas.

Desempeña funciones biológicas en el organismo humano, entre las que se cuenta principalmente la regeneración y la formación de tejidos, la síntesis de enzimas, anticuerpos y hormonas y como constituyente de la sangre; entre las otras forman parte del tejido conectivo y muscular de los animales y de otros sistemas rígidos estructurales.

3.- Justifique la importancia de las proteínas como constituyente de los alimentos.

Las proteínas son responsables en gran medida de la textura y de las características reológicas de muchos alimentos y las alteraciones indeseables físicas o químicas que estos sufren como resultado de una pobre calidad sensorial y nutricional que lleva consigo el rechazo del alimento.

4.- Explique la propiedad anfotérica de loa aminoácidos.

El carácter anfotérico les confiere la capacidad de recibir y donar electrones, debido a que sus grupos ionizables carboxilo, amino y otros, so capaces de desarrollar una carga (+) o (-) de acuerdo con el pH al que se encuentren; esta situación hace que exista un estado químico conocido como punto isoeléctrico (pI) o de doble ión en el que el cuenta con el mismo número de cargas positivas que negativas y cuya carga neta es cero.

Los aminoácidos pueden tener tres estados que dependen del pH:.- pH< pI se encuentra en forma protonada o catiónica..- pH= pI su carga es cero..- pH> pI carga negativa o aniónica.De acuerdo a lo anterior, no existe un pH en el cual estos anfolitos estén

completamente ausentes de cargas eléctricas.

5.- ¿Por qué algunos aminoácidos son llamados “esenciales” o “indispensables”?

Porque son aquellos que se deben obtener forzosamente de la dieta, ya que bioquímicamente no se producen en cantidades adecuadas por el organismo.6.- Dibuje la estructura de un aminoácido: a) monoamino-monocarboxilico, b) hidroximonoamino-monocarboxilico, c) monoamino-dicarboxilico, d) diamino-monocarboxilico, e) azufrado, f) cíclico (o aromático).

NH2a) Monoamino-monocarboxilico: analina |

CH3 – CH – COOH

OH NH2b) Hidroximonoamino-monocarboxilico: serina | |

CH2 – CH – COOH

CONH2 NH2c) Monoamino-dicarboxilico: asparraguina | |

CH2 – CH – COOH

NH2 NH2d) Diamino-monocarboxilico: lisina | |

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 – CH – COOH

SH NH2e) Azufrado: | |

CH2 – CH – COOH

NH2 e) cíclico (o aromático): triptófano |

– CH2 – CH – COOH

N | H

7.- ¿Qué es un enlace peptídico?

Es aquel que se forma por una condensación entre un grupo carboxílico y un grupo amino, con la consecuente eliminación de agua.

8.- Represente la estructura de un tripéptido. Señale con una flecha los enlaces peptídicos.

Aminoacido1 O Aminoacido 2 O Aminoacido 3

|| || NH2 – CH – CH2 – CH2 – C – N H – CH – C – N H – CH2 – COOH | |

COOH CH2SH

Amino terminal Carboxilo terminal Enlace peptídicos

Tripéptido: GLUTATION

9.- En las proteínas, al igual que en otras moléculas químicas ¿qué relación existe entre la conformación molecular y la función que realiza?

Las propiedades de las proteínas, ya sean inmunológicas, enzimáticos, nutricionales, hormonales, etc. Dependen fundamentalmente de su conformación y la pérdida de esta trae consigo modificaciones de estas propiedades.

10.- ¿Cuáles son los cuatros niveles de organización estructural de las proteínas? ¿Qué tipos de uniones químicas son responsables de la estabilización de la estructura proteica?

Estructura primaria:.- Está determinada por la forma secuencial y ordenada en que se encuentran

distribuidos los aminoácidos a lo largo de la cadena de proteína..- Determina en gran medida el tipo y la intensidad de las estructuras secundarias y

terciarias..- Describe completamente las conexiones o enlaces covalentes de una proteína.

Estructura secundaria:.- Se refiere a la orientación geométrica de la cadena polipéctica que sirve como

esqueleto del polímero..- Son estabilizadas por fuerzas electrostáticas, puentes de hidrogeno,

interacciones hidrófobas y dipolo-dipolo..- En general presentan estructuras helicoidales y de hoja plegada.

Estructura terciaria:.- Se refiere a la completa arquitectura tridimensional de la proteína, incluyendo la

orientación de cualquier grupo proteico; es decir, nos da la disposición en el espacio de los sistemas descritos como estructura secundaria.

.- Su estructura está estabilizada por la fuerza de los enlaces disulfuro (S - S), hidrófobos, hidrófilos y los puentes iónicos.

.- El grado de estructura terciaria que la proteína adquiera dependerá de la naturaleza, tamaño y efectos estéricos que ejerzan los grupos R.

Estructura Cuaternaria:.-Considera la agregación no covalente de dos o más cadenas polipeptídicas

idénticas o diferentes con estructura primaria, secundaria y terciaria.

.- Están asociadas a través de enlaces covalentes y no covalentes.

.- Son estabilizadas por medio de enlaces electrostáticos y enlaces H – H entre las cadenas laterales localizadas cerca de la superficie de cada cadena.

.- Es capaz e asumir conformaciones diferentes cuando cambia la orientación relativa de cada una de las cadenas.

.- No necesariamente existe en todos los polipéptidos.

11.- Explique en qué consiste la desnaturalización de las proteínas.

Es a pérdida de las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias de las proteínas sin que exista una hidrólisis del enlace peptídico.

Es básicamente el rompimiento de algunos enlaces disulfuros, inter o intramoleculares, de los puentes de hidrogeno, de los hidrófobos y de los iónicos.

12.- ¿Qué consecuencias acarrea a un alimento la desnaturalización de sus proteínas?

La desnaturalización puede ser indeseable en algunos sistemas, en otros es totalmente requerida para lograr diversos beneficios. La mayoría de las proteínas globulares, incluyendo las enzimas, pierden su conformación cuando se calientan a mas de 60 – 70°C y cuando se encuentran altamente desnaturalizadas tienden a la agregación, como es el caso de algunas albúminas que forman geles, pero que al aumentar la temperatura a 100°C, precipitan.

Los esfuerzos mecánicos (homogenización, amasado y bombeo), el pH (ácido o alcalino), las sales, las bajas temperaturas y las irradiaciones provocan la desnaturalización de las proteínas.

En el amasado para elaborar el pan, la fracción proteínica del gluten de trigo sufre reacciones de intercambio de sus grupos tiol. El mismo efecto se observa al someter los alimentos líquidos a los esfuerzos mecánicos y a presiones de las bombas empleadas para su manipulación.

En el caso de la actividad biológica de las proteínas, pierden su función, ya sea de hormona, enzima, anticuerpo, etc.

Los polipéptidos desnaturalizados son menos solubles y tienen menos capacidad de retención de agua y de poder emulsionante; aunque existen trabajos que indican que no se afectan las propiedades de emulsificación.

Cuando una proteína se desnaturaliza expone los enlaces peptídicos interiores de su estructura terciaria, lo que facilita el ataque por parte de las enzimas proteolíticas digestivas y así se aprovechan mejor sus aminoácidos; este es el caso de las del huevo que son más digeribles después de un tratamiento térmico.

Se observan cambios en los alimentos durante este fenómeno, en algunas propiedades como: la movilidad electroforética, el punto isoeléctrico y las propiedades espectroscópicas en el infrarrojo, el ultravioleta y el dicroísmo circular; además aumenta la viscosidad de las dispersiones de las proteínas pues se favorece la interacción polipéptido-polipéptido que forma redes tridimensionales que difícilmente fluyen.

13.- Discuta brevemente el efecto de factores extrínsecos como la fuerza iónica, el pH y la temperatura sobre la solubilidad de las proteínas.

Efecto de las sales o fuerza iónica:Las sales modifican la estructura del agua e influyen en la conformación de las

proteínas mediante interacciones electrostáticas; esto hace que, en función de la fuerza iónica, las sales puedan solubilizar o precipitar estos polipéptidos. Esto es un proceso termodinámico muy complejo en el que son suficientes pequeñas cantidades de soluto para provocar cambios medibles en la estructura del agua y en la conformación de las proteínas.

Cada proteína tiene una solubilidad diferente que varia con la fuerza iónica, basándose en este principio se puede llegar a la separación de las distintas fracciones polipeptídicas, como por ejemplo la de origen animal.

Efecto del pH:El pH de la solubilidades de las proteínas globulares es mínima en su punto

isoeléctrico (pI) y aumenta al alejarse de el; dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o aniones, de tal manera que al desarrollar la misma carga eléctrica provocan fuerzas de repulsión entre ellos que repercute en un aumento de su solubilidad. En el pI, dichas fuerzas son mínimas, con lo cual se favorecen las interacciones proteína-proteína que inducen a la agregación, con la consecuente insolubilización final. No todas sus insolubles en su pI.

Efecto de la temperatura:Las proteínas globulares son muy solubles en temperatura 10 a 45°C, alcanzan un

máximo en alrededor de 35°C; cuando se exceden estos límites, los polímeros tienden a la desnaturalización y en ocasiones, a la precipitación.

Existen algunos polipéptidos, como la caseína B de la leche, que se solubilizan más fácilmente a 0°C que a 25°C, debido a una relación de aminoácidos hidrófobos a hidrófilos muy peculiar.

El congelamiento también tiene muy marcado efecto en la solubilidad de las proteínas el daño que sufren las moléculas depende de la velocidad con la que se efectúa este.

La temperatura bajas favorecen los puentes de hidrogeno entre proteínas y entre estas y las moléculas de agua, lo que hace cambiar la conformación tridimensional de los polímeros. Debido a esto los sistemas de estabilidad de la proteína se ven afectados, ya que los aminoácidos se ionizan con dificultad y por tanto puede haber asociación y precipitación.

14.- Explique en forma breve, uno de los mecanismos propuestos para la Reacción de Maillard.

Condensación del azúcar reductor con el grupo amino:

Consiste en que el carbono libre de un azúcar reductor se condensa con el grupo amino libre de un aminoácido o de una proteína.

H | C |

HCOH | HOCH | + R – NH2 + H2O HCOH | Aminoácido HCOH | HCOH | CH2OH

Glucosa Base de Schiff

A su vez, la base de Schiff se cicla y genera una glucosamina que puede ser, según intervenga una aldosa o una cetosa, alsosamina o cetosamina, respectivamente.

15.- Además de la solubilidad, ¿qué otras propiedades fisicoquímicas son de importancia en las proteínas?

a) Hidratación: Las proteínas en estado seco tienen a retener una cierta cantidad de agua hasta alcanzar el equilibrio con la humedad relativa del medio que las rodea, de acuerdo con su isoterma de adsorción.

A medida que el valor de la humedad relativa aumenta, se hidratan más grupos hidrófilos y se retiene una cantidad extra de agua por la propia monocapa. El proceso continúa y el agua se sigue absorbiendo hasta que el polímero satura todos sus activos hasta alcanzar una cantidad máxima que generalmente varía entre 30 y 35 g por cada 100 g de proteínas. Cuando ya no existe capacidad de captar más agua, cualquier exceso de disolvente que se añada provocará la disolución de la proteína.

b) Viscosidad:El comportamiento reológico de las soluciones proteínicas es pseudoplástico; es decir, su viscosidad disminuye cuando aumenta la rapidez de corte, lo cual se

relaciona con la orientación de estas macromoléculas para formar capas que fluyen más fácilmente.Al aumentar la temperatura se reduce la viscosidad, ya que los puentes de hidrógeno se rompen, lo que lleva consigo que estos polímeros pierdan hidratación; así mismo, cuando se acercan a su punto isoeléctrico se reduce la cantidad de agua retenida y con ello la viscosidad.

16.- Resuma las interacciones más comunes en las que intervienen las proteínas en los alimentos (proteína-proteína; proteína-polisacárido, proteína-lípido).

Interacción proteína-proteína:Todos los sistemas proteínicos naturales que tiene una estructura cuaternaria son

ejemplo de asociación proteína-proteína estabilizadas por uniones débiles: las micelas de la leche, la contracción muscular, los complejos anticuerpo-antígeno y enzima-sustrato, etc.; estas relaciones se producen ás fácilmente cuanto más se incrementa la concentración, pero también influyen en forma decisiva el pH, la temperatura, la fuerza iónica, etc.; por esta razón, el polímero puede asociarse entre si, este o no este desnaturalizado.

La temperatura elevada provoca la desnaturalización y la agregación, mientras que el frío incrementa la interacción proteína-proteína y la hidratación de estas por el establecimiento de puentes de hidrogeno.

La facilidad de los polipéptidos para crear un gel depende de los mismos factores que favorecen las interacciones de las proteínas.

Interacción proteína-polisacárido:Muchos carbohidratos, específicamente las gomas, tienen grupos funcionales muy

activos, que pueden interaccionar con las proteínas de acuerdo al pH del sistema, incrementando la viscosidad y lográndola textura deseada en la elaboración de los alimentos. En el caso de los carbohidratos neutros (almidón y celulosa), no existen moléculas ionizables y el enlace se efectúa por uniones de hidrogeno o iónicas y solo en caso especiales, covalentes o hidrófobas.

Cuando intervienen hidratos de carbono en algunos productos, se llegan a bajar el valor nutritivo del alimento debido a que interfieren en el metabolismo normal de las proteínas reduciendo la digestibilidad de estas por la presencia de espesantes como alginatos y carragaeninas, ya que el complejo es difícil de ser atacado por las enzimas proteolíticas del sistema digestivo.

Interacción proteína-lípido:Las proteínas interaccionan de diversas maneras con los lípidos mediante enlaces

no covalentes, principalmente hidrófobos, aun cuando existen uniones salinas por iones divalentes.

Sus propiedades funcionales se alteran debido al que el polipéptidos modifica su hidrofobicidad por la inclusión del lípido, lo que a su vez, influye en las características sensoriales, de estabilidad, de textura y de hidratación del alimento.

Los complejos de lipoproteínas tiene mucha importancia biológica puesto que se encuentran como estructura básicas en las membranas de las células animales y vegetales y sus modificaciones ejercen efectos muy notorios en la calidad de os alimentos.

17.- ¿Qué actores influyen sobre las propiedades funcionales de las proteínas en los alimentos?

Factores Intrínsecos (propios de la molécula):.- Conformación, relación y disposición de aminoácidos..- Hidrofobicidad..- Ionización..- Carga eléctrica..- Forma..- Peso molecular, etc.

Factores Extrínsecos (medio que los rodean; pueden modificarse en ocasiones):.- pH..- Fuerza iónica..- Temperatura..- Actividad acuosa..- Constante dieléctrica.

TEMA: LIPIDOS

1.- Justifique brevemente la importancia de los lípidos como constituyente de los alimentos.

.- Son una fuente energética importante (cada gramo genera 9 Kcal).

.- Son parte estructural de las membranas celulares y de los sistemas de transporte de diversos nutrimentos.

.- Algunos son vitaminas y hormonas; otros son pigmentos.

.- Contribuyen a la textura y a las propiedades sensoriales de los alimentos.

.- Tienen función lubricante en los alimentos.

2.- Clasifique los lípidos en función de la estructura química y de su capacidad para formar jabones.

En función de su estructura química:

Lípidos simples:.- Grasas y aceites: esteres de glicerol con ácidos monocarboxilicos..- Ceras: esteres de alcoholes monohidroxilados y ácidos grasos.

Lípidos compuestos:.- Fosfolípidos: esteres que contiene ácido fosfórico en lugar de un ácido graso,

combinado con una base de nitrógeno..- Glucolípidos: compuestos de carbohidratos, ácidos grasos y esfingosinol,

llamados también cerebrósidos..- Lipoproteínas: compuestos de lípidos y proteínas.

Compuestos asociados:.- Ácidos grasos (derivados de los lípidos simples)..- Pigmentos..- Vitaminas liposolubles..- Esteroles..- Hidrocarburos.

Según su capacidad para formar jabones:

Saponificables: reacción de esterificación que consiste en hacerlos reaccionar con hidróxido de potasio para que generen esteres de los ácidos grasos, llamados jabones: grasas, aceites, ceras los fosfolípidos y los fosfátidos.

Insaponificables: esteroles, los hidrocarburos, los pigmentos y los prostaglandinas.

3.- Describa, en forma breve, el mecanismo biosintético de ácidos grasos, acilglicéridos y fosfolípidos.

Ácidos grasos: generalmente se encuentran esterificados integrando los triglicéridos y cuando se llegan a encontrar en estado libre es porque muy probablemente ocurrió una hidrólisis del enlace éster; la mayoría de estos son ácidos monocarboxilicos de cadena lineal, con un número par de átomos de carbono ya que su metabolismo se lleva a cabo mediante moléculas de carbono pares, como es la acetilcoenzima A.

Acilglicéridos (lípidos neutros o sin carga): son los productos derivados de la reacción de esterificación entre el glicerol y una, dos o tres moléculas de ácidos grasos.

Fosfolípidos: son diacilgliceridos que contienen una molécula de ácido fosfórico unida al glicerol mediante un enlace éster, a su vez el ácido se enlaza a una base (que puede ser nitrogenada, como la colina o etanolamina), el aminoácido serina o un alcohol, como el inositol.

4.- ¿Qué son: a) ácidos grasos saturados, b) ácidos grasos insaturados.

Ácidos grasos saturados: están constituidos principalmente por ácidos de 4 a 24 átomos de carbono y sus cadenas no tienen doble ligadura; su punto de fusión aumenta con el peso molecular o tamaño de la molécula; así los d C4 a C8 son líquidos a 25°C, mientras que los de C10 en adelante son sólidos.

Ácidos grasos insaturados: son muy abundantes en los aceites vegetales y marinos; su temperatura de fusión disminuye con el aumento de las dobles ligaduras y ésta es siempre menor que la de los saturados para una misma longitud de cadena.

5.- Nombre y represente la estructura de tres ácidos grasos saturados y tres ácidos grasos insaturados.

Ácidos grasos saturados: .- Ácido butírico o butanoico CH3 – CH2 – CH2 – COOH .- Ácido caproico o hexanoico CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH .- Ácido laurico o dodecanoico CH3 – (CH2)10 – COOH

Ácidos grasos insaturados:.- Ácido oleico CH3 – (CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 – COOH (Ácido octadeca-9-enoico).- Ácido linolénico CH3 – (CH2)4 – CH = CH – CH2 – CH = CH – (CH2)7 – COOH (Ácido octadeca-9:12-dienoico).- Ácido linoleico CH3 – CH2 – CH=CH – CH2 – CH=CH – CH2 – CH=CH – (CH2)7 – COOH (Ácido octadeca-9:12:15- trienoico).

6.- Distinga entre los tipos de isomerismo que presentan los ácidos grasos.

Las instauraciones presentan dos tipos de isomerismo:.- Geométrico: Cis y trans..- Posicional: según sea la localización de la doble ligadura en la cadena de átomos

de carbono. En estado natural, la mayoría de ellos son cis, mientras que los trans se

encuentran en grasas hidrogenadas comerciales y algunas provenientes de rumiantes.

Los insaturados de configuración cis presentan temperaturas de fusión menores que los correspondientes trans para el mismo tamaño de la molécula.

El número de posibles isómeros geométricos de un ácido graso aumenta considerablemente cuando existe más de una doble ligadura; con dos se genera cuatro isómeros cis-cis, cis-trans, trans-cis, trans-trans.

Del isomerismo posicional, los sistemas no conjugados son los más comunes; sin embargo con tratamientos térmicos en presencia de álcalis, se transforma en sistemas conjugados que son más reactivos y fácilmente oxidables.

7.- ¿Qué características de los ácidos grasos influyen sobre su punto de fusión? Explique brevemente.

La configuración cis presenta temperaturas de fusión menores que los correspondientes trans para el mismo tamaño de moléculas; por ejemplo el ácido oleico con su isómero cis tiene menor punto de fusión (14°C) que el ácido eleidico que es su isómero trans, el cual tiene un punto de fusión de 44°C.

8.- Distinga entre dobles enlaces conjugados y no conjugados.

En su estado natural los poli insaturados tiene sus dobles ligaduras como:

.- No conjugados: están separadas por un grupo metileno, como ocurre con los ácidos linoleico, linolénico y araquidónico. – CH =CH – CH2 – CH=CH –

Grupo metilo

.- Conjugado: no existe el grupo metilo de por medio.– CH=CH – CH=CH –

9.- ¿Cuáles son los ácidos grasos esenciales? ¿Por qué se consideran esenciales?

El ácido linoleico está considerado como ácido indispensable, también está entre estos el ácido araquidónico y se consideran esenciales ya que deben ser consumidos a través de los alimentos porque no se sintetizan en el organismo humano.

10.- Represente, estructuralmente, la reacción que conduce a la formación de un triacilglicérido o triglicérido.

11.- ¿En qué consiste el polimorfismo de las grasas, qué significado tiene y en qué tipo d grasa se presenta?

Es un fenómeno mediante el cual las grasas cambian de tipo de cristal hasta llegar al que es termodinámicamente más estable; depende de diversos factores, pero principalmente de la velocidad de enfriamiento y de la temperatura final y en su caso, del disolvente utilizado.

El polimorfismo se observa en el estado sólido si que exista fusión del lípido.Este fenómeno se presenta en los triacilgliceridos monoácidos saturados con

número par de carbonos, tales como: triestearina, tripalmitina, trimiristina y trilaurina.

12.- Cuales son los procesos más importantes de modificación de las grasas y aceites? Explique brevemente cada uno.

Hidrogenación:Es un proceso en donde se transforman los aceites líquidos en semisólidos, más

fácilmente manejables y con una vida de anaquel más larga porque se puede conservar por periodos muy largos.

El aceite de soya es el que más se emplea como materia separa la hidrogenación, para que por este proceso se convierta en margarina, debido a que contiene una alta proporción de ácidos grasos insaturados, como el linoleico que lo hacen muy susceptible a la oxidación. Este proceso se puede efectuar en sistemas continuos, pero comúnmente se emplean los de lote (batch).

Es muy importante controlar la intensidad de la hidrogenación ya que si ésta es excesiva se provoca la formación de grasas duras y quebradizas compuestas exclusivamente por triacilgliceridos saturados.

Transesterificación:Junto con la hidrogenación es uno de los procesos más empleados para modificar

lípidos. Este proceso es parte de un grupo de tres mecanismos conocidos como interestificación, que implica la movilización de los radicales acilos de los acilglicéridos.

.- Acidólisis: se efectúa entre un éster y un ácido.

.- Alcoholisis: se lleva a cabo entre grasas y alcoholes y que se emplea en la producción de mono y diacilgliceridos al hacer reaccionar triacilgliceridos con glicerina.

.- Transesterificación: es el intercambio de los grupos acilos de una mezcla de esteres (Friedel-Crafts). Este proceso se emplea en la elaboración de un gran número de grasas, principalmente la de cerdo.

Originalmente la Transesterificación se llevaba a cabo calentando la grasa a temperatura hasta 230°C durante varias horas, pero esto, además de provocar reacciones secuenciales de polimerización de descomposición muy indeseables, tienen el inconveniente del largo tiempo que se requiere. Posteriormente se han desarrollado varios catalizadores muy efectivos que hacen posible que proceda aún a temperaturas de refrigeración. Sin embargo, la mayoría de los procesos industriales trabajan en intervalos de 55 a 135°C.

Fraccionamiento:Proceso que consiste en la separación, mediante algún método físico, de dos o más

fracciones de lípido. Se efectúa mediante la adicción de disolventes o con la ayuda de agentes tensoactivos; el principio es un enfriamiento controlado y una reparación de los cristales.

13.- ¿A que se deben las reacciones de deterioro o enranciamiento de los lípidos en los alimentos y cuáles son sus consecuencias?

Esto se debe a que el enlace éster de los acilglicéridos es susceptible a la hidrólisis química y enzimática y a que los ácidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidación. El grado de deterioro depende del tipo de aceite o grasa; en términos generales, los que más fácilmente se afectan son los de origen marino, seguido por los aceites vegetales y finalmente por las grasas animales y sus consecuencias son:

.- producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables.

14.- ¿En qué consiste el enranciamiento (o rancidez) hidrolítico?

La rancidez hidrolítica o lipólisis se debe básicamente a la acción de las lipasas que liberan ácidos grasos de los triacilgliceridos.

15.- ¿Cuáles son los tipos de reacciones oxidativas responsables del enranciamiento oxidativo? ¿Cuál es el tipo más común en la industria de los alimentos?

.- La reacción O2 sobre las dobles ligaduras de los ácidos grasos insaturados (hidroperóxidos).

.- La acción enzimática de la lipoxigenasa y del alcohol deshidrogenasa.

.- Los grupos hemo de la mioglobina y de la hemoglobina induce a la formación de hidroperóxidos a través de reacciones catalizadas por los iones hierro que contienen dentro de su molécula.

De las tres reacciones mencionadas, la más común en la industria de alimentos es la primera.

16.- Explique brevemente el proceso de autooxidación.

Esta transformación es una de las más comunes de los alimentos que contienen grasas y otras sustancias insaturadas; consiste principalmente en la oxidación de los ácidos grasos con doble ligadura, pero se lleva a efectuar con otras sustancias de interés biológicos, como la vitamina A. Recibe el nombre de autooxidación, pues es un mecanismo que genera compuestos que a su vez mantienen y aceleran la reacción; entre los productos sintetizados se encuentran algunos de peso molecular bajo que le confieren el olor característico a las grasas oxidadas y otros cuya toxicidad todavía está en estudio. La autooxidación se favorece a medida que se incrementa la concentración de ácidos grasos insaturados (o el índice de yodo).

17.- ¿Qué estrategias pueden ser puestas en prácticas para reducir o controlar el enranciamiento oxidativo?

.- Evitar todo contacto con recipientes o equipos elaborados con metales como el cobre y el hierro, ya que estos inician esta transformación a concentración de 1ppm.

.- Mezclar las grasas oxidadas provenientes e los peróxidos con otras frescas.

.- Controlar la energía radiante ultravioleta, ya que es un agente que favorece estos cambios.

.- La actividad acuosa del producto debe ser a valores aproximados a0,4; ya que a ésta condición existe la capa monomolecular BET que actúa como filtro y no deja pasar oxígeno hacia la parte interna donde están los lípidos.

18.- ¿Qué efectos producen los hidroperóxidos resultantes de la oxidación de los lípidos (y otros compuestos) sobre las proteínas en los alimentos?

.- Reduce la calidad de la proteína por la pérdida de ciertos aminoácidos, como la metionina, triptófano, histidina y lisina.

.- Provoca la polimerización, la agregación y fragmentación de los polipéptidos, lo que a su vez se refleja en las propiedades funcionales pues causa transformaciones en la hidrofobicidad y la solubilidad.

.- Las enzimas pierden su actividad biología.

.- La ruptura de los monohidroxiperóxidos produce sustancia de bajo peso molecular, responsables de ciertos olores desagradables.

19.- ¿Cómo ocurre la acción de las lipoxigenasas en el deterioro oxidativo de ácidos grasos insaturados? ¿Cómo se controla este efecto?

Son un grupo de enzimas que llevan a cabo la oxigenación o peroxidación, tales como ácidos grasos libres, triacilgliceridos, pigmentos y algunas vitaminas.

Después de la cosecha y durante el almacenamiento y el procesamiento, es el causante de cambios indeseables; ya que oxida las grasas y genera compuestos de olores desagradables.

Su acción provoca la destrucción de los ácidos grasos indispensables y la formación de peróxidos, mismos que a su vez, además de oxidar otras sustancias, se descomponen en aldehídos y cetonas olorosas.

Tiene gran capacidad para decolorar alimentos que contienen carotenoides.Su efecto se controla:.- Con tratamientos térmicos se destruye la enzima; pero se debe regular el

calentamiento, ya que si es excesivo, además de inactivar la enzima se puede provocar la insolubilización de las proteínas, con el inconveniente que se produzca la precipitación de los polipéptidos.

.- Esta se elimina en los diferentes pasos que integran la refinación de aceites obtenidos de las semillas de oleaginosas.

20.- ¿En qué consiste el fenómeno de reversión de los aceites? Explique brevemente.

Es el fenómeno de muy baja oxidación por el cual ciertos aceites refinados, principalmente el de soya, producen algunos olores indeseables durante su almacenamiento; el mecanismo no se conoce bien, aunque solo se relaciona con aquellos aceites que contienen una elevada proporción de ácido linolénico.

Las temperaturas altas, las radiaciones electromagnéticas de 325 a 460 nm y algunos metales la favorecen; se requiere de pequeñas cantidades de oxígeno; ya que los aceites envasados con un gas inerte al vacio no lo desarrollan, el uso de los antioxidantes fenolíticos no la previene.

21.- ¿Qué métodos o procedimientos son comúnmente utilizados en la industria de los alimentos para evaluar la oxidación de los lípidos?

.- Evaluación sensorial.

.- Índice de peróxido.

.- Método del ácido tiobarbitúrico. Métodos Químicos.

.-Índice de anisidina.

.- Fluorescencia.

.- Espectroscopia infrarroja y Métodos Físicos.

.- Cromatografía de gases.

22.- Explique brevemente en que consiste el método del ácido tiobarbitúrico (TBA).

Su principio se basa en la reacción de condensación entre dos moléculas de TBA con una de malonaldehido en la que se produce un compuesto de color rojo cuya concentración se determina espectroscópicamente a 530nm. Dependiendo del tipo de alimento, el análisis se lleva a cabo directamente después de eliminar los pigmentos o en

la fracción que se logra por una destilación con vapor. Este método es poco preciso en productos deshidratados y en aquellos que tiene un contenido bajo de lípidos.

23.- ¿Qué efectos biológicos son atribuidos a los isómeros trans generados durante la hidrogenación de los ácidos grasos insaturados?

Los isómeros trans interfieren en el metabolismo de los cis. A esto se le ha atribuido la aparición de la enfermedad vascular isoquemia, e incluso se ha sugerido que existe una relación entre el consumo de ácidos grasos trans y la aparición del cáncer.

Su incorporación en las síntesis de triacilgliceridos, fosfolípidos y lipoproteínas es diferente y afecta la permeabilidad de las membranas, la formación de tejido adiposo, etc.

Algunos autores aseguran que los trans interfieren en el aprovechamiento de las proteínas, pero otros no lo aceptan; el consumo de trielina en lugar de trioleina reduce significativamente la relación de eficiencia proteínica (REP).

24.- ¿Qué son ácidos grasos omega 3? De ejemplos de ellos y represente su estructura.

Son ácidos poliinsaturados que tienen el doble enlace a partir del tercer carbono contado desde el grupo metilo terminal. También llamados ácidos grasos o grasas n-3. Se destruyen con el calor.

Se encuentran en: aceites vírgenes, semillas de girasol, frutos secos (habichuelas de soya, nueces, entre otros), aguacate, pescados azules (pescados altos en gras como el salmón, las sardinas, el atún, la macarela, el habilut, merluza, bacalao y la trucha), camarones, langostas, aceites de linaza, etc.

Algunas de sus funciones biológicas son:

.- Baja el colesterol y triglicéridos.

.- Normaliza plaquetas y hematíes.

.- Protector cardíaco y circulatorio (ayudan a prevenir y controlar condiciones como la hipertensión, enfermedades de las arterias coronarias).

.- Antiinflamatorio (enfermedades inflamatorias como la enfermedad de Crohn).

.- Antipsoriasico.

.- Cáncer de seno, colón y próstata.

.- Artritis reumatoidea.

.- Actúa en enfermedades autoinmunes, como el lupus.

Ejemplos de ellos:

.- Ácidos grasos linolénico

CH3 – (CH2)4 – CH=CH – CH2 – CH=CH – (CH2)7 – COOH

.- Ácidos grasos araquidónico

CH3 – (CH2)4 – CH=CH – CH2 – CH=CH – CH2 – CH=CH – CH2 – CH=CH – (CH2)3 – COOH

TEMA: ENZIMAS

1.- Defina: a) enzima, b) holoenzima, c) apoenzima, d) coenzima, e) cofactor, f) grupo prostético.

Enzima:Proteína, generalmente globular y conjugada, capaz de aumentar 10 veces la

velocidad de una reacción debido a su alto poder de activación, especifico para cada reacción; su parte proteínica se llama apoenzima, que al unirse a un cofactor produce la enzima.

Holoenzima:Resultado de la unión de la apoenzima con el cofactor, es decir, es la enzima con

actividad catalítica.Apoenzima:

Parte proteínica de una enzima conjugada, que generalmente es termosensible. Al unirse con el cofactor se forma la enzima con la actividad catalítica.

Coenzima:Compuesto, generalmente de bajo peso molecular (vitamina o ion), que al unirse a

la apoenzima, hace que la enzima adquiera actividad; se distingue del grupo prostético en que la coenzima está menos unida a la apoenzima.

Cofactor:Componente no proteínico de las proteínas y de las enzimas conjugadas, su unión

en las enzimas es más fuerte que la que existe entre ésta y los cofactores, por ejemplo el grupo hemo de la mioglobina y de la hemoglobina.

Grupo Prostético:Es una unidad no polipéptidica fuertemente unida para la actividad biológica

requerida de un grupo de proteínas.

2.- ¿En cuántos grupos han sido clasificadas las enzimas? ¿Qué función realizan las enzimas de cada uno de ellos? ¿Cuál de estos grupos es el más importante en la industria alimenticia?

Grupo Función1.- Oxidorreductasas Catalizan reacciones de oxido-reducción.2.- Tranferasas Promueven transferencias de distintos grupos químicos.3.- Hidrolasas Rompen los enlaces químicos con la introducción de una molécula de agua.4.- Liasas Rompen enlaces sin la participación de agua.5.- Isomerasas Catalizan las isomerizaciones de distintos compuestos.6.-Ligasas Promueven la unión de moléculas por mediación de una molécula de ATP o de otro compuesto parecido.

El grupo más importante de las enzimas en la industria alimenticia son las oxidoreductasas por la cantidad de reacciones en las que intervienen especialmente en los procesos de oscurecimiento (que en algunos casos son deseables y en otros no).

3.- ¿Qué función realiza una enzima cuyo número de catalogo enzimático es E.C.1.1.3.4? Explique.

La glucosa-oxidasa es catalogada como EC1.1.3.4, es una oxidorreductasa que transforma la D-glucosa en ácido glucónico y peróxido de hidrogeno en presencia de oxígeno molecular. Industrialmente puede obtenerse a partir de Aspergilus Níger y Penicicilum notatum. Se usa en combinación con la catalasa o la peroxidasa para eliminar la glucosa del huevo y el oxígeno en algunas bebidas y en la mayonesa, con el objeto de evitar las reacciones de oscurecimiento no enzimático.

4.- Explique brevemente el efecto de la temperatura, el pH y la actividad de agua sobre la acción enzimática.

Efecto de la temperatura:La temperatura favorece la acción enzimática sólo en el intervalo en que la enzima

es estable, cuando se incrementa mucho la temperatura se induce su desnaturalización.

Efecto del pH:Las enzimas dependen mucho del pH, ya que éste afecta el grado de ionización de

los aminoácidos del sitio activo del sustrato o del complejo enzima-sustrato; todo esto llega a influir en la afinidad que tenga la enzima del sustrato.

Efecto de la actividad de agua:El aumento de la actividad acuosa favorece la acción enzimática, los alimentos

deshidratados deben ser sometidos a un tratamiento de escaldado para prevenir la acción enzimática.

5.- Justifique la prueba de la fosfatasa alcalina en la leche pasteurizada como ejemplo del uso de una enzima como un indicador de la calidad de un producto alimenticio.

La presencia de la fosfatasa alcalina luego del proceso de pasteurización indica indirectamente la presencia de microorganismo que son más lábiles a la temperatura. De

manera análoga la presencia o ausencia de otras enzimas sirven para determinar indirectamente cierta condición microbiológica o química.

6.- ¿Por qué razón ocasionalmente el uso de la prueba de la fosfatasa alcalina no resulta preciso como indicador de la calidad de la leche pasteurizada?

Ocasionalmente la falta de precisión de la prueba se debe a varios factores, entre los cuales se tienen:

.- Pasteurización inadecuada.

.- Contaminación de la leche cruda.

.- Reactivación de la fosfatasa.7.- ¿A qué grupo, de los mencionados en 2, pertenecen las enzimas responsables del oscurecimiento en algunos productos alimenticios? ¿Cuáles son los sustratos más comunes de estas enzimas?

Las enzimas responsables del oscurecimiento son las fenolasas pertenecen al grupo de las oxidorreductasas, entre los sustratos más comunes se tienen los compuestos insaturados principalmente aquellos con estructura de monofenoles o de o-difenoles.

8.- Represente la acción de las fenolasas en el oscurecimiento de la papa. Explique.Primero por acción de la cresolasa de la enzima se hidroliza la L-tirosina para

convertirla de un sustrato en posición orto-monofenol en un difenol (3,4-dihidroxifenilanina) que luego es oxidado por acción de la catecolasa de la enzima y se convierte en o-quinona fenilamina, que posteriormente se polimeriza produciendo las melaninas (éste último paso no requiere de la enzima)

NH2 NH2 NH2 | | |CH2 – CH – COOH CH2 – CH – COOH CH2 – CH – COOH

(a) (b)

| HO | O ||OH OH OH

L-tirosina 3,4- dihidroxifenilalanina O-quinona fenilalanina

La reacción (a) se efectúa por la actividad de la cresolasa de la enzima, mientras que la (b) por una actividad de la catecolasa.

9.- ¿Por qué el guayacol y el resorcinol, no son utilizados como sustratos en las reacciones de oscurecimiento enzimático?

Los m-difenoles, como el resorcinol, no se utilizan y además actúan como inhibidores competitivos al igual que los derivados metílicos del fenol como el guayacol.

10.- ¿Cuáles son los métodos comerciales más comunes utilizados para controlar la ocurrencia de oscurecimiento enzimático?

Tratamiento térmico:La intensidad del calentamiento depende de la termosensibilidad de cada enzima.

Cuando hay calentamiento se pueden dañar las frutas y sus derivados pero si es posible los tratamientos térmicos de 70-90°C, durante un corto tiempo será suficiente para eliminar las enzimas.Uso de sulfitos:

Se usan como inhibidores de las reacciones de oscurecimiento tanto enzimático como no enzimático. Es posible que el mecanismo de las fenolasas por medio de los sulfitos y el SO2 se deban, ya que establece un complejo quinona-sulfito que evita que la quinona se polimerice o bien a que actúan directamente sobre la enzima y alteran su estructura proteínica.

Empleo de ácidos comerciales (cítrico, ascórbico, fosfórico, málico):Los ácidos ascórbico y cítrico convierten las quinonas en sus respectivos fenoles,

tienen propiedades secuestradoras y eliminan el cobre necesario para que la enzima actúe.

Eliminación del oxígeno:Esto resulta muy difícil, pero se logra con ciertos materiales de empaque de

alimentos, aunque esto no siempre es recomendable.

11.- En términos generales ¿cuáles son las ventajas de utilizar enzimas en algunos procesos de manufactura o procesamiento de alimentos?

.- Son de origen natural y por lo tanto no deben ser tóxicas.

.- Son muy específicas en su manera de actuar, por lo que no propician reacciones secundarias indeseables.

.- Funcionan en condiciones moderadas de temperatura y de pH y no requieren de condiciones de procesamiento drástica que puedan alterar la naturaleza del alimento, ni de equipos muy costosos.

.- Actúan a baja concentraciones.

.- Su velocidad puede ser controlada al ajustar el pH, la temperatura y la concentración de las enzimas.

.- Son fácilmente inactivadas una vez alcanzado el grado de transformación deseado.

12.- Explique el uso principal de la glucosa oxidasa y la catalasa en la industria alimentaria.

Glucosa-oxidasa:Su aplicación más importante es la eliminación de la glucosa del huevo antes de su

deshidratación con objeto de evitar las reacciones de oscurecimiento no enzimático.

Catalasa:Se utiliza para eliminar el peróxido de hidrogeno utilizado en la pasteurización en

frío de la leche y el que produce la glucosa-oxidasa en la eliminación de la glucosa a través de la reacción:

2 H2O2 2 H2O + O2 TEMA: VITAMINAS Y MINERALES

1.- Justifique la importancia biológica de las vitaminas.Las vitaminas tiene en general como función biológica actuar en el control y la

catálisis de diversas reacciones metabólicas, tanto anabólicas como catabólicas. También cumple función como coenzima y cofactor en otras reacciones bioquímicas. Entre las que destacan: transporte de minerales como el calcio, síntesis de sustancia, acción antioxidante, coagulante, etc.

2.- De al menos dos razones que justifiquen el uso de algunas vitaminas añadidas a algunos alimentos durante su procesamiento o manufactura.

.- La vitamina D ayuda a la absorción y transporte de calcio que se ingiere principalmente en la leche, por lo que para aumentar el contenido de este nutrimento y mejorar la absorción de este mineral algunas veces se adiciona directamente esta vitamina en el producto.

.- Por su inestabilidad y tendencia a perderse en el lavado y cocimiento de frutas y hortalizas, la riboflavina se añade en algunos alimentos como pastas y sopas para recuperar los valores nutritivos.

3.- Represente con un dibujo hecho a mano por Ud. la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Al final de este modulo se representará los dibujos.

4.- Las enfermedades derivadas de la deficiencia de las vitaminas liposolubles son menos frecuentes que las derivadas de la deficiencia de vitaminas hidrosolubles. Explique por qué.

Esto se debe a que en el caso de las vitaminas hidrosolubles, el hombre no está en capacidad de almacenarlas en cantidades suficientes para satisfacer los requerimientos de estos nutrimentos, por lo que su acción biológica efectiva está estrechamente relacionada

a la ingesta de una dieta balanceada, lo que hace más susceptible al ser humano a padecer de enfermedades derivadas por su deficiencia.

5.- Describa en forma breve el proceso de biosíntesis de vitamina A.La biosíntesis de la vitamina A ocurre en los vegetales, ya que no existe como tal. A

partir de sus precursores (provitaminas) entre los que destaca el caroteno en sus formas B, X y Y.

En el caso del B-caroteno, este se transforma en vitamina A por una reacción que lo transforma en retinal, a su vez, por efecto de una reducción, se vuelve retinol que finalmente es transformado en retinol que se almacena en el hígado como palmitato.

6.- ¿Qué factores influyen y cómo influyen, sobre la estabilidad de la vitamina A en los alimentos?

La vitamina A y sus precursores son sensibles a la oxidación, especialmente a temperaturas elevadas (reacciones que se aceleran en presencia de catalizadores, enzimas, metales de transición, radiaciones electromagnéticas y una actividad acuosa baja. Los efectos causados son:

.- Por oxidación de la vitamina A, se forman hidroperóxidos en una secuencia de reacciones por radicales en las que incluso se deterioran otras moléculas insaturadas.

.- La isomerización sobre los dobles enlaces provocado por calentamiento anaeróbico, en presencia de ácidos fuertes y por la radiación de luz cercana al espectro ultravioleta.

7.- ¿Cuáles son los precursores de las vitaminas D2 y D3?Los precursores (o provitaminas) en la naturaleza de las vitaminas D2

(ergocalciferol) y d# (colecalciferol) son el ergosterol; que se encuentran en las plantas y el 7-dehidrocolesterol, abundante en el tejido animal; la transformación ocurre cuando se irradian con luz ultravioleta solar.

8.- ¿Por qué la vitamina D es probablemente la más peligrosa para ser usada como fortificante en la industria de los alimentos?

El peligro de usar como fortificante la vitamina D en algunos alimentos radica en el hecho que un consumo excesivo de ésta podría provocar una hipervitaminosis, causando graves problemas en la salud al provocar la precipitación de fosfato de calcio (calcinosis) en los órganos y tejidos que contienen mucoproteinas (articulaciones, riñones, páncreas, arterias, cornea de los ojos) llegando al punto de provocar la muerte.

9.- ¿Cuáles son algunos factores responsables de pérdidas vitamínicas de los alimentos durante su procesamiento?

Las más susceptibles son las vitaminas hidrosolubles, cuyo contenido se ve afectado por ejemplo:

.- El pelado de distintas frutas inducen una fuerte destrucción de estas vitaminas.

.- El lavado y los tratamientos térmicos en presencia de agua (escaldado y cocimiento) en vegetales principalmente, provocan lixiviación de estos nutrimentos.

.- El descongelamiento en carnes y pescado provoca un arrastre de estos nutrimentos.

.- Algunas de las vitaminas hidrosolubles son atacadas por la presencia de conservantes como los sulfitos.

En el caso de las vitaminas liposolubles, estas se ven generalmente afectadas por procesos de oxidación (presencia de oxígeno y de la luz).

10.- ¿Cómo afectan estructuralmente a la tiamina los tratamientos térmicos a que son sometidos los alimentos?

La estructura molecular de la tiamina se ve afectada por tratamientos solo cuando se encuentra a pH >4,5 y más aun en la neutralidad (alcalinidad), donde se rompe la unión del carbono metilénico con el nitrógeno cuaternario del imidazol, produciendo los anillos constituyentes cuyos derivados son: uno de tipo pirimidico (que es muy estable) y otro metiltiazólico, que pueden descomponerse en otros subderivados furanicos, tiopenos y anhídrido sulfuroso. Estos últimos compuestos son responsables de impartir olores a los alimentos cocidos.

11.- ¿Cuál es la función biológica de la tiamina?La tiamina interviene como coenzima en diversas reacciones oxidativas de

descarboxilación y del metabolismo de hidratos de carbono, como en la utilización de glucosa (principalmente fuente de energía rápida del organismo). Se hace biológicamente activa solo cuando se encuentra en la estructura de pirofosfato de tiamina. Su deficiencia en condiciones extremas puede provocar la enfermedad del beriberi, que ataca los sistemas gastrointestinales, cardiovasculares y nerviosos.

12.- ¿Cuál es la función biológica de la riboflavina?La función biológica de la riboflavina (ovoflavina o lactoflavina) es que se encuentra

formando un grupo de enzimas llamadas flavoproteinas, que regulan los procesos de transferencia de hidrógeno en reacciones de oxidorreducción de aminoácidos y de otros compuestos. Su deficiencia produce queilosis, dermatitis seborreica, coloración anormal de la lengua, etc.

13.- ¿Cuál es la vitamina más estable a la mayoría de los tratamientos a que son sometidos los alimentos? ¿Cuál es la más inestable?

La vitamina más estable a la mayoría de los tratamientos ocasionados (ácidos, álcalis, calor, oxígeno y luz) por el procesamiento de alimentos es la biotina.

La vitamina C (ácido ascórbico) es la más inestable y lábil por tener una estructura molecular de enediol que la hacen poco estable y muy reactiva.

14.- ¿Cuál es la función biológica de la vitamina C?Posee una actividad biológica muy variada, que incluye: síntesis del tejido

conectivo colágena (que interviene en la formación de los huesos, de la dentina de los dientes, de los cartílagos y de las paredes de los capilares sanguíneos; interviene en reacciones de oxido-reducción y de hidroxilación de hormonas esferoidales y de aminoácidos aromáticos.

15.- ¿Qué criterio ha sido utilizado para considerar el contenido residual de vitamina C, en alimentos tratados térmicamente, como un índice de retención de nutrientes?

Debido a la inestabilidad y reactividad que presenta esta vitamina en comparación co el resto existentes, algunos investigadores han propuesto usar su contenido residual en los alimentos como un índice de retención de nutrientes, considerando que si ésta resiste el procedimiento, almacenamiento, etc., entonces los demás se verán poco afectados.

16.- Explique el significado de los procesos de restauración, fortificación y enriquecimiento de alimentos en relación a las vitaminas. De ejemplos de productos comerciales en los cuales hayan sido aplicados.

Restauración:Es la adición de vitaminas para alcanzar el contenido original que tenía el alimento

antes de su procesamiento. Ejemplo: en algunos jugos pasteurizados a base de frutas, se añade ácido ascórbico para recuperar el valor nutritivo de la vitamina C perdido por el proceso industrial.

Fortificación:Es la adición de vitaminas que normalmente no se encuentran en un determinado

alimento. Ejemplo: se adiciona la riboflavina en algunos alimentos de gran consumo que carecen de este nutrimento como pastas y sopas.

Enriquecimiento:Es la adición de vitaminas en una cantidad mayor a aquella en la que normalmente

están presentes en el alimento, para satisfacer las necesidades del organismo. Ejemplo: en forma comercial se usa el clorhidrato o mononitrato de tiamina en algunos alimentos infantiles a base de arroz.

17.- ¿Cuál es la función biológica de los minerales?De manera general, muchos minerales tienen como función biológica actuar como

cofactores de enzimas, que controlan la presión osmótica de fluidos celulares y de pH o como parte constitutiva de algunas macromoléculas como los lípidos, proteínas y glucosa.

18.- ¿Qué efecto ocasiona la presencia de fitatos a la absorción de algunos minerales, como el calcio, hierro, magnesio y zinc? ¿Qué otras interacciones de los minerales con otros componentes de los alimentos comprometen su absorción?

Algunos cationes como el calcio, hierro, magnesio y zinc; son capaces de reaccionar con el ácido fitico para integrar un complejo denominado fitatos (hexafosfoinositol), presente en los cereales y que los hacen indigeribles al sistema digestivo (intestino) del ser humano.

Cabe señalar también que los derivados de los fosfatos (principalmente el pirofosfato y el tripolifosfato de sodio) afectan la absorción de calcio y hierro (según estudios experimentales). Los agentes secuestradores actúan con un mecanismo de inhibición del aprovechamiento de los minerales por el organismo.

Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Liposolubles:

Vitamina A.

Vitamina D.

Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Liposolubles:

Vitamina E.

VitamninaVitamina KV

Vitamina K.Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Hidrosolubles:

Vitamina b (B1 y B2).

Vitamina B6.

Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Hidrosolubles:

Biotina.

Ácido Fólico.

Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Hidrosolubles:

Niacina.

Ácido Pantoténico.

Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Hidrosolubles:

Vitamina C (Ácido Ascórbico).

Representación, dibujo hecho a mano por Ud. de la estructura de las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Hidrosolubles:

Vitamina B12.TEMA: PIGMENTOS

1.- Explique en términos generales ¿qué importancia tiene la presencia de pigmentos en los alimentos o productos alimenticios?

Porque permite en base al color identificar muchas de las propiedades de los alimentos e influye en términos generales en la percepción y aceptabilidad de los alimentos.

2.- Represente la estructura de los carotenoides característicos del grupo de los carotenos y dos pertenecientes al grupo de las xantofilas.

B-caroteno y-caroteno

Carotenoides del grupo de los carotenos

Licopeno

Luteína

Carotenoides del grupo de las xantofilas (licopeno, luteína)

3.- ¿En qué forma se encuentran los carotenoides en los alimentos? Explique.Los carotenoides existen formados por unidades de isopropeno y se encuentran en

forma libre disueltos en la fracción lipídica del tejido vegetal, formando complejos con proteínas, unidos a hidratos de carbono por medio de un enlace glucosidicos o como ésteres de ácidos grasos. En estado natural sus insaturaciones tienen una configuración trans. Según su estructura química se presentan dos tipos: carotenos y xantofilas. Estos pigmentos son responsables del color amarillo, anaranjado y rojo en algunos vegetales (papa, cereales, zanahorias, tomate, etc.).

4.- ¿Qué factores afectan la estabilidad de los carotenoides en los alimentos?Los factores que afectan los carotenoides en los alimentos procesados son:.- Altas temperaturas..- Radiaciones electromagnéticas..- Presencia de oxígeno..- Baja actividad de agua en alimentos deshidratados..- Son catalizados en presencia de las enzimas lipoxigenasas.

5.- Describa en palabras la estructura química de la clorofila.Este pigmento tiene un anillo porfirinico con un átomo de magnesio y el alcohol

fitol que se esterifica a una molecula de acido propionico; los anillos pirrólicos están unidos por medio de metenos, -CH=, creando una estructura planar. El magnesio central esta ligado por dos de los nitrógenos de los anillos pirrólicos de manera covalente, mientras que los otros dos nitrógenos lo unen por n sistema de coordinación.

Los tipos de clorofila más importantes son a y b, cuyas estructuras se diferencias básicamente en que la primera tiene un grupo metilo (-CH3) y la segunda un grupo formilo (-CHO).

6.- ¿Cuál es la importancia biológica de la clorofila?En la clorofila (presente en los cloroplastos de las plantas verdes), se lleva a cabo el

proceso anabólico más importante de la naturaleza como es la fotosíntesis, mediante el cual se transforma químicamente la luz solar en hidratos de carbono, que representan la principal fuente de energía.

7.- En los vegetales, ¿cuáles son los principales cambios estructurales que sufre la molécula de clorofila, responsable de la pérdida del color verde, tanto en condiciones naturales como durante su procesamiento?

Naturalmente el pigmento clorofila se pierde en el proceso de maduración por la acción de la clorofilasa que provoca la hidrólisis del enlace éster produciendo fitol y clorofilina.

Su estructura es alterable por agentes como: oxidantes, altas temperaturas, la luz, pH y algunas enzimas. Los cambios en su estructura que ocasionan cambios en su color pueden ser:

.- La feofitización: donde se sustituye el grupo magnesio por otro ión, principalmente hidrógeno, que ocasiona la formación de las feofitinas a y b, de coloración marrón y verde oliva.

.- La formación del feofórbido (color marrón y verde oliva) al combinarse el proceso de feofitización y el de eliminación de la cadena fitol.

.- La oxidación y la ruptura del anillo tetrapirrólico para sintetizar las cloritas (color marrón).

.- La pirofeofitización que es la pérdida del grupo carbometoxi de las feofitinas, para dar una coloración marrón y verde oliva.

8.- Durante el procesamiento térmico de vegetales verdes se persigue la conservación de la clorofila. Para ello, ocasionalmente se añade sales de carbonato, ya que la clorofila es más estable a pH alcalino; sin embargo, esta práctica es poco recomendable. ¿Por qué?.

Porque se pierden más fácilmente algunas vitaminas hidrosolubles, como la tiamina y la vitamina C; además que la destrucción de los microorganismos no es tan efectiva.

9.- ¿Cuáles son los grupos principales de pigmentos con características químicas de glucósidos?

Los grupos de pigmentos con características químicas de glucósidos son: las antocianinas, los flavonoides y las betalaínas.

10.- En términos generales ¿Cuál es el aglucón en las antocianinas? ¿Cuál es el aglucón en el caso de los flavonoides?

La estructura química básica del aglucón de las antocianinas es una molécula de antocianidina. En el caso de los flavonoides el más importante es el flavonol.

11.- Describa en palabras y represente estructuralmente el grupo flavilio constituyente de las antocianidinas.

El grupo flavilio consta principalmente de dos grupos aromáticos: un benzopirilio (A) y un anillo fenolico (B), que por la posición trivalente del oxígeno presente le da características de catión. Comúnmente se presentan monosacáridos unidos a los anillos aromáticos como: glucosa y ramnosa; también galactosa, xilosa y arabinosa y ocasionalmente gentiobiosa, la rutinosa y la soforosa.

12.- De ejemplos de cinco aglucones comunes en antocianinas y cinco aglucones comunes en flavonoides.

Aglucones en antocianinas:.- Pelargonidina. .- Delfinidina. .- Cianidina. .- Petunidina. .- Peonidina.

Aglucones en flavonoides:.- Flavonol. .- Flacona. .- Isoflavona. .- Flavanona. .- Flavonol.

13.- Dé cuatros razones que justifiquen la poca utilización comercial de antocianinas como colorantes en alimentos.

.- Por su alta hidrosolubilidad, las antocianinas se pierden fácilmente por lixiviación en el agua empleada en los diferentes tratamientos de los alimentos.

.- Como colorante de los alimentos no se ha formalizado su uso por ser poco estables y difíciles de purificar para ser empleadas como aditivos.

.- Forman fácilmente complejos en presencia de sales y quelatos, por lo que su uso debe estar acompañado de medidas preventivas adicionales en cuanto a estas sustancias.

.- Algunos conservantes como anhídrido sulfuroso y los sulfitos empleados en frutos, ejercen un efecto decolorante sobre estos pigmentos.

14.- Mencione tres causas de degradación de las antocianinas..- Los tratamientos térmicos..- Presencia de azucares reductores..- Oxígeno disuelto.

15.- Indique tres características de los flavonoides..- Son compuestos derivados fenolico, abundantes en la naturaleza..- Estos pigmentos son generalmente de color amarillo y no contribuyen de manera

importante al color de los alimentos..- Son responsables en gran medida de la astringencia de diversos productos como

el té.

16.- ¿Qué son los taninos? ¿Cómo se clasifican?Son una clase de compuestos fenólicos incoloros o amarillo-café. Estos se clasifican

de acuerdo con su estructura y reactividad en:.- Taninos hidrolizables: galotaninos y elagitaninos..- Taninos no hidrolizables.

17.- Defina: a) Betalaína, b) Betacianina, c) Betanidina, d) Betanina, e) Betaxantina.

a) Betalaína:Se refiere a un grupo de aproximadamente 70 pigmentos hidrosolubles, con

estructuras de glucósidos derivados de la 1,7-diazohepmetina. Tienen un uso restringido en: gelatinas, bebidas.

b) Betacianina:Pigmentos rojos derivados de las betalaínas y se encuentra en pocas plantas y

flores, entre las que destacan el amaranto.

c) Betanidina:Aglucona que enlazada a una molécula de B-D-glucosa constituyen a la Betanina.

d) Betanina:Uno de los principales pigmentos del tipo de las betacianinas, de color rojo, constituida por la Aglucona Betanidina. Su coloración se ve afectada bajo la influencia de factores como el pH, altas temperaturas, oxígeno, luz y Aw.

e) Betaxantina:Pigmentos amarillos derivados de las betalaínas, también se encuentran en algunas plantas y flores principalmente en el betabel. Es decolorada por acción enzimática de la peroxidasa.

18.- Represente la estructura química de la Betanidina.

19.- Establezca diferencias entre la mioglobina y hemoglobina.

Hemoglobina Mioglobina

.- Presentan una estructura terciaria globular .- Presenta una estructura globular y una cuaternaria de tetrámero. sarcoplasmática. En su mayoría tiene una estructura secundaria. .- Formada por dos polipéptidos o cadenas & .- Formada por unos 153 aminoácidos, que de 141 aminoácidos, con un peso molecular totalizan un peso molecular de 17.800.

de 67.000..- Contribuye al color de la carne en menor .- Es el principal pigmento que imparte medida que el pigmento mioglobina. color a la carne..- No presenta la reactividad de la .- Es más reactiva que la hemoglobina, mioglobina. pudiendo producir compuestos iónicos y covalentes como la oximioglobina y la metamioglobina.

20.- Debido a la capacidad de la mioglobina para formar complejos iónicos y covalentes con otras moléculas e interaccionar con gases, se pueden formar pigmentos derivados. ¿Cuáles son estos pigmentos y cómo se forman?

Oximioglobina:Pigmento de color rojo brillante y aspecto sensorial agradable, que resulta de la

oxigenación (alta presión) de la mioglobina.

Metamioglobina:Pigmento de color café, que resulta de la reducción (a bajas presiones) del hierro

presente en la mioglobina; puede ser convertido a mioglobina al ser sometido a atmósferas reductoras. Las temperaturas bajas ayudan a conservar este pigmento, mientras que las contaminaciones microbianas la inhiben.

Carboximioglobina:Se forma cuando la mioglobina se combina con el monóxido de carbono (CO).

Sulfimioglobina:Pigmento verde que resulta cuando la mioglobina se oxida en presencia de sulfitos,

se presenta en carnes con fuertes actividad bacteriana por un mecanismo reversible.

Colemoglobina:Pigmento verde inestable que resulta de la oxidación de la mioglobina en presencia

de ascorbatos.