martes, 17 de mayo de 2011

Oscurecimiento en frutas y verduras

En la preparación de una gran variedad de ensaladas y cócteles a base de fruta y vegetales se corre el riesgo de que éstos se deterioren, desarrollando una coloración que va desde un ligero amarillo hasta el café oscuro, también se hace visible la pérdida de textura y una disminución de aromáticos propios del hortofrutícola.

Para el servidor de alimentos es crucial mantener las características sensoriales del plato al momento de su exhibición y servicio. Sin embargo muchos de nuestros lectores se estarán cuestionando ¿cómo es que los profesionales conservan los atributos organolépticos de estos insumos?, ¿qué moléculas están implicadas en el daño?, ¿cuáles son los detonantes?, ¿es posible evitar las diversas transformaciones que provocan estos cambios?, para responder a estas inquietudes es necesario considerar en primera instancia qué contienen los alimentos.

Los alimentos son mezclas complejas de hidratos de carbono, proteínas, lípidos, vitaminas, minerales, agua, antioxidantes, emulsivos, pigmentos, ácidos, esencias y enzimas; siendo éstas últimas las responsables directas de los cambios indeseables que se observan en los procesos culinarios. Pero ¿qué son las enzimas? y ¿cómo trabajan estas moléculas?

Una enzima es un catalizador biológico que lleva a cabo reacciones bioquímicas a muy altas velocidades y con un elevado grado de especificidad; es decir, es una proteína capaz de transformar más de un millón de moléculas de sustrato, por segundo. La sustancia sobre la cual actúa una enzima se llama sustrato, y las enzimas se denominan por lo general según dichas sustancias. Así, la enzima que ataca el almidón se llama amilasa y aquellas que rompen las proteínas en péptidos y aminoácidos, se denominan proteasas.

Las enzimas están ampliamente distribuidas en la naturaleza, todos los animales y vegetales, al igual que los hongos, levaduras y bacterias las sintetizan; de hecho, su acción está ligada con cualquiera de las etapas biológicas (nacimiento, germinación, desarrollo, crecimiento, reproducción, senectud, muerte, etc.) de todos los tejidos activos. Debido a esto, los alimentos contienen una multitud de enzimas endógenas encargadas de inducir a cambios tanto benéficos como dañinos en los alimentos.

El mecanismo por el que actúan las enzimas se puede ilustrar con una cerradura y su llave. Para abrir la puerta de la reacción se necesita una llave (enzima). La presencia de una llave semejante puede impedir la acción de la enzima, por lo que se le llama “inhibidor”. Algunos agentes químicos empleados para conservación de alimentos actúan como llaves equivocadas que bloquean la cerradura, de esta manera impiden que la enzima correcta provoque las reacciones de descomposición.

Las enzimas controlan innumerables reacciones del organismo. Una porción de chocolate Kinder contiene 125 kilocalorías, suficientes para elevar la temperatura del cuerpo por arriba de los 40°C, lo que provocaría la muerte. Sin embargo, las enzimas del cuerpo controlan una cadena de reacciones que gradúan el poder energético de chocolate almacenándolo para el momento que se requiera.

Las enzimas intervienen en una gran cantidad de procesos para la elaboración de alimentos y bebidas. La fermentación alcohólica, por ejemplo, es producida por levaduras, hongos microscópicos que liberan unas sustancias, precisamente las enzimas, causantes de fermentación.

De las miles de enzimas conocidas, sólo algunas se producen en escala industrial para emplearse en la manufactura tanto de alimentos como de las materias primas para su elaboración; por ejemplo, la actividad de las amilasas hace que el almidón sea transformado en glucosa, fructosa, dextrinas y jarabes con elevado contenido de glucosa y de maltosa.

Además de las anteriores, existen otras enzimas de tipo endógeno presentes de forma natura en los alimentos. Muchas de estas son responsables del ablandamiento natural de la carne, de la rancidez de grasas y aceites, del oscurecimiento aeróbico del alimento, del lagrimeo al cortar ajo y cebolla, de la maduración de frutos y la obtención de la cerveza entre otros.

La polifenoloxidasa también conocida como “fenolasa”, es una enzima presente en frutas y verduras, encargada del oscurecimiento durante daño físico del tejido. Las frutas se pueden proteger por la adición de SO2, ácido cítrico, o bien al evitar su exposición al oxígeno. El método más eficaz para evitar el encafecimiento es el mantener en contacto el alimento con soluciones ácidas (la enzima se inhibe completamente a pH menores a 3) y tratamientos térmicos como el escaldado.

La fenolasa tiene un óptimo de actividad a pH 7.0 y 25°C; su velocidad de inactivación depende del tamaño del fruto, temperatura, pH de la solución en la que se preserve el fruto, así como disponibilidad de oxígeno.

A continuación se plantean una serie de experimentos con el objetivo de identificar y describir la reacción de pardeamiento enzimático

Diseño experimental:
Materiales y equipos: Beaker de 400 ml, 50ml, vasos de vidrio, licuadora, manta de cielo, termómetro, plancha de calentamiento, sartén con mango, aceite, papas, manzanas, duraznos, plátanos, cebollas, champiñones, termómetros, indicador de pH, cuchillos, tablas, rallador.

Reactivos: solución de sacarosa y glucosa al 1 % p/v, zumo de limón, jugo de naranja, solución de NaOH 0,1 M, vinagre comercial, NaCl, solución de sulfito de sodio al 1 % p/v, cloruro de sodio (NaCl), bicarbonato de sodio.

Experimento No. 1: Área de superficie
Pelar 3 manzanas y retirarles el corazón.
Colocar los trozos de manzana en una licuadora, con 100 ml de agua destilada.
Extraer el zumo de la manzana con la manta de cielo. Realizarlo lo más rápido posible.
Colocar 25 ml de zumo de manzana en un vaso de precipitado y otros 25 ml en un plato hondo.
Dejar reposar a temperatura ambiente por 15min.

Experimento No. 2: Efecto de pH
Tomar 6 vasos de vidrio y rotular con las letras A, B, C, D, E y F.
Extraiga el zumo de 1 limón y el zumo de una naranja. Reserve en un vaso de vidrio cada uno por separado.
Coloque en cada tubo las siguientes soluciones:
Zumo de limón.
Jugo de naranja.
Agua destilada.
Solución de NaOH 0,1 M.
Vinagre.
Solución de NaCl al 1%
Determinar el pH de las soluciones utilizadas y de la manzana al natural.
Coloque unas rodajas de plátano en las soluciones anteriores.
Esperar alrededor de 1 hora

Experimento No. 3: Agentes inhibidores
Lave y pele 2 papas. Rállelas por el lado grueso del rallador.
Divida las papas en dos grupos:

Grupo A: Escalde en agua a 90 ºC por 1 min., escurrir y someter a deshidratación. Coloque la muestra en un plato y llévelo al horno a 180°C por 30min.
Grupo B: Sumerja en una solución de sulfito de sodio al 1% por 10 min. Escurra y someta a deshidratación. Coloque la muestra en un plato y llévelo al horno a 180°C por 30min.

Experimento No. 4: Papel de la acidez
Lave cuidadosamente 3 manzanas, 5 duraznos, 3 plátanos maduros, 2 peras y un aguacate
Despréndalas de su cáscara y córtelas en cubos de 3cm por 3cm aproximadamente.
En un bowl coloque las frutas y mézclelas cuidadosamente
Extraiga el zumo de 4 limones pequeños y 2 naranjas, agréguelos a la preparación (en caso de que sean limones muy jugosos agregue la mitad del zumo.)
Déjelas reposar por 15 min

Experimento No. 5: Influencia del oxígeno
Lave 7 cebollas y despréndalas de su cáscara.
Córtelas en julianas (tiras delgadas) y divida en dos porciones resérvelas en un plato
Tape con cristafilm una porción y espere por 45 minutos
Mantenga al descubierto la otra porción y espere por 45 minutos
Compare las cebollas una vez transcurrido el tiempo.

Resultados:

Experimento No 1

Zumo expuesto en superficie de menor diámetro.

Zumo expuesto en superficie de mayor diámetro

Se puede apreciar que a mayor superficie expuesta al oxígeno, mayor es el encafecimiento en el zumo de fruta.

Experimento No. 2






Se puede observar que las soluciones que impiden de forma efectiva el oscurecimiento enzimático, son aquellas que presentan un pH ácido.

Experimento No. 3

Papa en solución de sulfito /  Papa libre del químico

La imagen muestra con claridad el efecto inhibitorio del sulfito de sodio sobre el pardeamiento enzimático.

Experimento No. 4

Frutos inmersos en jugo de limón

Frutos inmersos en jugo de naranja

Del gráfico se puede ver con claridad el papel de los cítricos en la prevención del oscurecimiento enzimático.

Experimento No. 5

Cebolla expuesta al oxígeno
Cebolla cubierta con cristafilm

La fotografía pone de manifiesto la importancia de limitar el paso del oxígeno, en las reacciones de encafecimiento enzimático. Observándose una pérdida de textura, un ligero pardeamiento y una disminución del aroma, en aquella cebolla que no se resguardo del oxígeno.

¡No olvide!, la próxima vez que reserve papa antes de llevar a fritura, sumérgela en agua


¡Recuerde!, al exhibir ensaladas y cócteles de frutas, incorpore cítricos.


¡Tenga presente!, conservar la cáscara del fruto y evitar porcionar demasiado frutos y vegetales

Fuentes de consulta:
  • Nelson, D.; Cox, M. (2009). Lehninger Principles of Biochemistry. España: Omega
  • Fennema, O. R. (2008). Química de los alimentos. Acribia
  • Badui, D. (2006) Química de los Alimentos. México: Pearson Educación
  • Berlitz, H.D; Grosch, W. (2000) Química de los alimentos. Acribia
  • Brian, F. Allan, C. (2008). Ciencia de los alimentos, nutrición y salud. México: Limusa
  • Ana María, P. (2003). La Química en el Arte de Cocinar. Química descriptiva culinaria. México: Trillas /ESDAI
  • Ana María, P. (2007). Química Culinaria 1 a la Carta. México: Tecnológico Hotelero S.C. y Fundación Educativa para la Hospitalidad A.C.
  • Córdova Frunz. (2000). La Química y la Cocina. México: Fondo de Cultura Económica












Mtra. Lilia Felix Urieta
Profesora del área de ciencias

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