Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ......

23
Fundación H. A. Barceló – Facultad de Medicina 2do. AÑO Docentes Dra. Susana Carnevali de Falke Dra. Maria Claudia Degrossi Módulo 6: Lípidos Lección 4: Modificación de lípidos. Deterioro. Bromatología y Tecnología de Alimentos

Transcript of Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ......

Page 1: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

 Fundación H. A. Barceló – Facultad de Medicina  2do. AÑO

     

 

 

 

Docentes 

Dra. Susana Carnevali de Falke 

Dra. Maria Claudia Degrossi 

Módulo 6: Lípidos Lección 4: Modificación de lípidos. Deterioro.

Bromatología y Tecnología de Alimentos        

 

Page 2: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

Competencias a desarrollar en este Módulo

Luego de la lectura y realización de las actividades de este módulo, el alumno:

• Conoce la clasificación de los lípidos.

• Relaciona la estructura química de los distintos lípidos con sus propiedades

funcionales.

• Conoce las principales materias primas para la manufactura grasas y aceites

comestibles.

• Distingue las distintas etapas de refinación de grasas y aceites

• Comprende el concepto de polimorfismo y lo relaciona con el templado de grasas.

• Reconoce las aplicaciones de la hidrogenación, interesterificación y fraccionamiento

de lípidos.

• Diferencia los posibles mecanismos de deterioro de los lípidos (rancidez hidrolítica y

oxidativa) y jerarquiza los factores que afectan estos procesos.

• Analiza los mecanismos de acción de los antioxidantes.

• Comprende el concepto de punto de humeo de un aceite.

Condiciones de aprobación del presente módulo • Participación en el Foro de cada lección del Módulo 6.

Ejes temáticos Ácidos grasos y triglicéridos Manufactura de grasas y aceites

Fosfolípidos Hidrogenación

Ceras Interesterificación

Esteroides Fraccionamiento

Polimorfismo Rancidez

Templado Punto de humo

Page 3: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

Marco Teórico del Módulo 6 Lección 4: Modificación de lípidos. Deterioro. Emulsiones. 1- Modificación de lípidos

Los aceites que se obtienen comercialmente mediante los procesos ya descritos

en la Lección 2, pueden someterse a ciertas transformaciones que modifican sus

propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

alimentos. Así, por ejemplo, puede lograrse una mayor tendencia a cristalizar, aumentar

el punto de fusión, alcanzarse mayor untuosidad, resistir la oxidación, por sólo dar

algunas alternativas.

Entre las modificaciones más importantes se encuentran:

• Hidrogenación

• Interesterificación (o transesterificación)

• Fraccionamiento

1.1- Hidrogenación Mediante este proceso, que fue desarrollado en Europa a principios del siglo XX,

se transforman los aceites líquidos en lípidos semisólidos, más fácilmente manejables y

con una vida útil más larga.

Los objetivos de la hidrogenación son dos:

1- Reducir el grado de insaturación de los AG, ya que durante la hidrogenación se

saturan dobles ligaduras. Por lo tanto, la velocidad de oxidación de una grasa

hidrogenada es menor ya que los AG insaturados son más susceptibles a la oxidación

que los saturados. En la mayoría de los casos, se apunta a convertir los ácidos

poliénicos, como el linolénico (18:3), en mezclas de C 18:2 o C 18:1, aumentando la

estabilidad del producto alimenticio, particularmente su aroma.

Actividad 1 Una de las principales materias primas utilizadas en la hidrogenación es el aceite

de soja. Justifique esta afirmación.

Page 4: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

2- Modificar las características físicas, especialmente el comportamiento de fusión y

cristalización de un aceite, haciéndolo más útil para ciertas aplicaciones específicas.

La hidrogenación permite, por ejemplo, transformar un lípido líquido en otro

semisólido.

Se debe tener en cuenta que durante la hidrogenación de los aceites, parte de

los AG insaturados se transforman en saturados. Pero, otra parte de dichos AG

insaturados que naturalmente son cis, sufren una isomerización a trans. Otra

modificación que puede ocurrir implica la isomerización posicional de la doble ligadura.

1.1.1- Mecanismo En la industria aceitera se utiliza exclusivamente el níquel como catalizador de la

hidrogenación. La reacción se lleva a cabo a temperaturas entre 140 y 225 °C y

presiones de 350-410 kPa. La reacción de hidrogenación se controla usualmente

midiendo el cambio del índice de refracción del aceite de partida, continuando el

proceso hasta alcanzar el valor deseado. Llegado este punto, el aceite hidrogenado se

enfría y el catalizador se elimina por filtración.

Pueden estar implicadas las siguientes etapas:

1- El doble enlace se adsorbe en la superficie del catalizador metálico

2- Un átomo de hidrógeno de la superficie metálica se transfiere a uno de los carbonos

del doble enlace, y el otro carbono se une a la superficie del metal.

3- Se transfiere un segundo hidrógeno liberando el producto saturado.

La primera etapa de la reacción es reversible, con el átomo de hidrógeno

retenido al metal y “separándose” la molécula previamente adsorbida. Además de la

isomerización cis-trans, también puede cambiar la posición del doble enlace si la

reacción inversa tiene lugar en el grupo metileno vecino del doble enlace (Figura 1 y 2).

Actividad 2 En la hidrogenación es especialmente importante no sólo el aumento en AG

saturados, sino también el grado de isomerización cis-trans producido durante la

hidrogenación. Justifique esta afirmación.

Page 5: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

Figura 1: Hidrogenación con catalizador de Níquel

Page 6: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

Figura 2: Isomerización cis – trans y posicional durante la hidrogenación

1.1.2- Selectividad

Con el objeto de obtener productos útiles para diversos fines, la hidrogenación

debe ser selectiva y exige un control riguroso de las condiciones de reacción como la

presión, temperatura, agitación y cantidad de catalizador.

Page 7: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

La selectividad se explica suponiendo la secuencia simplificada de reacciones

representadas en la siguiente secuencia:

k1 k2 k3

Linolénico (C18:3) → Linoleico (C18:2) → Oleico (C18:1) → Esteárico (C18:0)

Isolinoleicos (C18:2) Isooleicos (C18:1)

Elaídico (forma trans) (C18:1)

• Isolinoleico e isooleico, se refieren a otras posiciones del doble enlace, con

respecto al AG de igual número de C y dobles enlaces que la molécula original.

• Elaídico es la forma trans del ácido oleico

Figura 3: Cambios ocurridos durante la hidrogenación en determinadas

condiciones de p y T

Page 8: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

La relación de selectividad (RS) se define, por ejemplo, como la relación de la

hidrogenación del ácido linoleico comparada con la hidrogenación del ácido oleico, en

este caso k2/k3 = RS = 12,2. Este resultado significa que el ácido linoleico se hidrogena

a una velocidad 12,2 veces mayor que el oleico en las condiciones fijadas en el ensayo.

Cuánto más alta sea esta relación, mayor será la selectividad. Si RS = 0, todas las

moléculas reaccionan directamente para formar ácido esteárico (mínima selectividad).

En cambio, cuando RS = ∞, no se forma ácido esteárico (tengo distintos compuestos)

(1-4).

En general existen evidencias que indican que la concentración de hidrógeno

adsorbido en el catalizador es el factor que determina la selectividad y la formación de

isómeros. Si el catalizador está saturado de hidrógeno, la mayoría de los centros activos

están unidos a átomos de hidrógeno y existe mayor probabilidad de que 2 átomos de

hidrógeno estén en posición adecuada para reaccionar con un doble enlace que se

aproxime. Esto hace que disminuya la selectividad, ya que se tiende a la saturación de

cualquier doble enlace. Por el contrario, si en el catalizador los átomos de hidrógeno son

escasos, es más probable que sólo reaccione un átomo de hidrógeno con la doble

ligadura, dando lugar a una secuencia de semihidrogenación – deshidrogenación y a

una mayor probabilidad de formación de isómeros (1-4).

Tabla 1: Efecto de los parámetros del procesado en la selectividad y velocidad de hidrogenación

Fuente: Fennema, O.R. Química de los Alimentos. Ed. Acribia, Zaragoza, España (2008).

Page 9: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

La capacidad para cambiar la RS modificando las condiciones del proceso,

permiten al industrial ejercer un control considerable sobre las propiedades finales del

aceite. Por ejemplo, una hidrogenación más selectiva permite una adecuada

disminución del ácido linolénico, mejorando la estabilidad del producto, minimizando al

mismo tiempo la formación de compuestos totalmente saturados, evitando de esta

manera una dureza excesiva de la grasa.

Por lo general, la hidrogenación se realiza en forma discontinua, haciendo pasar

el gas hidrógeno, en presencia del catalizador, por el aceite que está a más de 100 °C.

Los parámetros que se manejan, como ya mencionamos, son la temperatura (100 a 225

°C), presión (1 a 4 atmósferas), velocidad de inyección del H2, naturaleza y

concentración del catalizador. La reacción es muy exotérmica y necesita enfriarse

(serpentín con agua fría alrededor del reactor).

El hidrógeno tiene que ser muy puro, porque el catalizador adsorbe monóxido de

carbono y compuestos azufrados que lo envenenan y desactivan. El catalizador más

usado es el níquel finamente dividido (también se usa cobre o paladio), en dosis de 0,05

al 0,2 %, en éste caso la reacción se desarrolla en fase heterogénea. También se

emplean catalizadores liposolubles, como el níquel o cromo carbonilos y pentacarbonilo

de hierro, con lo que la catálisis se hace en fase homogénea. Ambos tipos de

catalizadores producen igual cantidad de isómeros trans.

El Código Alimentario, en el Artículo 548 - (Res 2012, 19.10.84) señala: "Se

denomina aceite o grasa hidrogenada, el producto obtenido por hidrogenación, mediante

gas hidrógeno en presencia de catalizadores metálicos tales como níquel, cobre, cromo,

manganeso, molibdeno, platino, paladio, de los aceites o grasas alimenticios incluidos en

el presento Código. Deberá ser sometida sin excepción, a procesos de desodorización”.

Actividad 3 Resuma en un párrafo de no más de 6 renglones la información presentada sobre

hidrogenación de grasas y aceites.

Page 10: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

10 

1.2- Interesterificación y transesterificación (TE) El término interesterificación se refiere al intercambio de radicales acilo entre un

éster y un ácido (acidólisis - 1); entre un éster y un alcohol (alcohólisis - 2); o entre 2

ésteres (transesterificación - 3), como se muestra en la Figura 4. Esta última es la más

importante en el caso de grasas y aceites.

(1) R1-COOR2 + R3 COOH <---> R3-COOR2 + R3CO OH

(éster + ácido <---> éster diferente + ácido diferente)

(2) R1-COOR2 + R3 OH <---> R1-COOR3 + R2 OH

(éster + alcohol <---> éster diferente + alcohol diferente)

(3) R1-COOR2 + R3 COOR4 <---> R1-COOR4 + R3CO OR2

(éster 1 + éster 2 <---> éster 3 + éster 4)

Este proceso cambia el patrón de distribución de los AG en los TG, produciendo

grasas y aceites con las características de fusión y cristalización deseadas. En la

práctica, se utiliza un catalizador, consistente en un metal alcalino, a una concentración

del 0,2 – 0,4%. La reacción se inicia a temperaturas moderadas (50-70 °C) que se

elevan hasta alrededor de 100 °C.

En particular, la migración de los AG dentro de la misma molécula de TG se

denomina intraesterificación o transesterificación intramolecular.

La migración y substitución al azar de los AG entre las moléculas de los

glicéridos alcanza finalmente el equilibrio con TG que tienen todas las distribuciones

posibles de AG. El reagrupamiento al azar de los AG entre todas las moléculas de

glicéridos se denomina intertransesterificación o transesterificación intermolecular. Por

ejemplo la TE de un TG que tenga 3 AG saturados (S), con un TG que tiene 3 AG no

saturados (N), tomados ambos en cantidades equimolares, daría:

SSS 12,5%; SNS 12,5 %; NSN 12,5 %; NNN 12,5 %; NSS (y SSN) 25 %; SNN (y NNS) 25 %.

Page 11: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

11 

Son posibles 8 combinaciones, cada una con una probabilidad de 100/8 = 12,5

sobre 100. Un ejemplo práctico se da en la Tabla XIII.

No siempre se desea una distribución al azar de los AG en los TG. La TE puede

dirigirse hacia una distribución no al azar trabajando a una temperatura relativamente

baja, De esta manera se provoca la cristalización de TG de punto de fusión elevado

(que si se desea se pueden separar por filtración), se desplaza el equilibrio y se obtiene

una mezcla de TG que presentan una zona de fusión a una temperatura más baja con la

consistencia deseada. Básicamente, lo que ocurre es la supresión de grandes cristales

glicerídicos, que dan partículas duras.

Cuando la TE no es dirigida, tiene dos finalidades principales:

1- La modificación del contenido de TG sólidos de algunas grasas y por lo tanto de su

consistencia a distintas temperaturas. La Figura 5 indica para la manteca de cacao, la

relación entre contenido en sólidos y temperatura de fusión, antes y después de la TE.

Antes de la TE, la zona de fusión debida principalmente al palmitil-1, oleil-2, estaril-3

glicerol, es muy corta. Recordemos que las manchas blancas (flores o bloom) que

aparecen sobre el chocolate durante su envejecimiento se deben a que emigran a la

superficie glicéridos líquidos y allí cristalizan.

Figura 5: Efecto de la TE en el Índice de Grasa Sólida (SCI) de la manteca de cacao

Page 12: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

12 

2- La preparación de grasas sólidas, ricas en ácido linoleico, para la fabricación de

margarinas. Se puede preparar una margarina baja en ácidos grasos trans,

sometiendo el aceite de palma, totalmente hidrogenado, a la TE con aceite de girasol

La TE no modifica los AG. Sin embargo, el cambio de posición de estos en

el glicerol, puede modificar la digestibilidad del TG y por consiguiente la

absorción intestinal de los AG.

1.3- Fraccionamiento1 Esta tecnología, en uso industrial desde hace más de un siglo, consiste en la

separación mecánica de los componentes líquidos que forman una grasa o aceite, de los

componentes sólidos cristalizados. La separación de la fracción líquida de la sólida

depende de la temperatura a que se realiza la cristalización, y el número de fracciones

obtenidas dependerá del número de etapas de fraccionamiento.

Este proceso se utiliza principalmente para mejorar las propiedades “líquidas” de la

fracción principal o para producir una fracción sólida más “pura”.

La complejidad de aceites y grasas implica que las fracciones obtenidas serán a su

vez una mezcla de varios triglicéridos, pero enriquecidas en componentes de alto o bajo

punto de fusión de la mezcla original. La solidificación de grasas es un proceso bastante

complicado, que conlleva la formación de cristales mixtos, lo que hace difícil predecir cuál

será el comportamiento en términos de fusión de las fracciones obtenidas.

1.3.1- Tipos de fraccionamiento • Sedimentación por gravedad y por refrigeración indirecta. Se empleaba antes de

la aparición del fraccionamiento industrial; la separación de las distintas fracciones

mediante la sedimentación por gravedad de los sólidos, conllevaba una gran pérdida

de aceite. La refrigeración del aceite seguido de filtración o centrifugación es análoga

a la winterización utilizada durante el refinado de los aceites.

                                                            1 http://www.uam.es/

Page 13: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

13 

• Adición de agentes de superficie activa y centrifugación. Se comenzaron a usar a

nivel industrial a mediados del siglo XX agentes de superficie activa para ayudar en la

separación de la grasa cristalizada de la fracción líquida, así como las centrífugas de

disco, de alta eficacia.

• Fraccionamiento en “seco”: la grasa /aceite se funde completamente, tras lo cual

es enfriada, formándose cristales de los triglicéridos de mayor punto de fusión, que se

separan por filtración. En este caso queda bastante oleína presente en la torta de

filtrado, por lo que se considera un proceso poco selectivo.

• Fraccionamiento con disolventes: Apareció alrededor de 1950 para la producción

de una grasa a partir de aceite de palma, con propiedades de fusión similares a la

manteca de cacao y que a su vez fuera compatible con ella. La grasa /aceite a

fraccionar se disuelve con un disolvente como acetona o hexano, tras lo que se enfría

la solución. Así se inicia la formación de cristales de los triglicéridos con mayor punto

de fusión, que se separan por filtración, mientras que las fracciones se recuperan por

evaporación del disolvente. El contenido de oleína de la torta de filtrado es mínimo y

está diluido en el disolvente.

El fraccionamiento con disolventes se caracteriza por:

Ser un proceso muy eficaz en cuanto al rendimiento de separación, produciéndose

una fracción sólida de alta calidad.

Requiere una elevada inversión.

Elevado gasto de energía.

Presenta problemas de seguridad debido a la inflamabilidad de los disolventes

utilizados.

Todo esto hace que el fraccionamiento con disolventes se utilice únicamente para

la obtención de fracciones con alto valor añadido.

3- Deterioro de los lípidos 3.1- Punto de humo de las grasas

Cuando la grasa se sobrecalienta, el glicerol que se acumula debido a la hidrólisis

de los AG, se deshidrata y se obtiene el aldehído insaturado acroleína, un gas azul que

irrita las mucosas:

Page 14: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

14 

Figura 6: Formación de acroleína

Una característica deseada en las grasas para freír es un alto punto de humo (la

temperatura a la que pueden calentarse antes de la aparición de la acroleína). El punto de

humo de la grasa depende del % de glicerol libre en la grasa o en la facilidad con la que

las moléculas de acilglicéridos se hidrolizan hasta glicerol libre. Los monoglicéridos se

hidrolizan más fácilmente que los TG. Las grasas con MG añadidos humean si se usan

para freír.

Lógicamente las grasas ya usadas, hacen humo a temperaturas inferiores cuando se las reutiliza, pues tienen una hidrólisis previa.

Por todo esto los aceites no deben calentarse mucho, ni más tiempo que el

necesario, tal de minimizar la hidrólisis. El área superficial del recipiente influirá también

sobre el punto de humo, entre más pequeño el diámetro, más caliente se pondrá la grasa

antes que empiece a humear (fritura por inmersión), pues un menor diámetro provoca una

mayor interacción entre las moléculas de grasa, retrasando su descomposición en

“humo”. Y sobre todo se aconseja no reutilizarlas.

Actividad 4 Investigue el punto de humeo de diferentes grasas y aceites comestibles. ¿Qué

conclusiones puede establecer de la información encontrada?

Page 15: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

15 

3.2-Rancidez El término rancidez se utiliza para describir los distintos mecanismos a través de

los cuales se altearan los lípidos. Se la divide en 2 tipos:

• Rancidez hidrolítica o lipólisis: se debe a la acción de las lipasas (enzimas) que

liberan los ácidos grasos de los acilglicéridos.

• Rancidez oxidativa o autoxidación: debida a la acción del oxígeno y de las

lipoxigenasas (enzimas) sobre los ácidos grasos, esencialmente sobre sus

insaturaciones.

3.2.1- Lipólisis Mediante esta reacción catalizada por enzimas lipolíticas (y en ocasiones por las

altas temperaturas) se liberan ácidos grasos de los acilglicéridos y fosfolípidos (Figura 7).

Figura 7: Rancidez hidrolítica

En las semillas crudas de las oleaginosas existe una fuerte actividad de enzimas

lipolíticas cuya función biológica es aprovechar los lípidos como nutrientes y así favorecer

la germinación. Dado que el primer paso de la extracción del aceite de soja consiste en

triturar la semilla, se favorece la actividad de estas enzimas, incrementándose la acidez

libre. Recordemos que una de las etapas de la refinación consiste en la eliminación de

dichos ácidos grasos libres ya que son muy susceptibles a la autooxidación, provocando,

en caso de no eliminarse, un rápido deterior del aceite.

En el caso particular de la leche, los ácidos grasos de cadena corta liberados por

las lipasas (como el butírico, caproico, caprílico y laúrico) son volátiles, con olores

peculiares y pueden ser responsables del deterioro sensorial de estos productos. Cabe

Page 16: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

16 

aclarar que en la elaboración de ciertos quesos es deseable un cierto grado de lipólisis

para el desarrollo de su aroma característico.

A diferencia de otras reacciones enzimáticas, la lipólisis puede ocurrir a

bajas actividades de agua. Esto se debe a que si los triacilglicéridos están en

estado líquido poseen una gran movilidad pudiendo tomar contacto con la

enzima. Las lipasas no sólo pueden ser aportadas por el propio producto 8como la semilla

en el caso del aceite) sino también por microorganismos, como bacterias y hongos que

contaminan los alimentos.

3.2.2- Autoxidación Consiste principalmente en la oxidación de los ácidos grasos y otras moléculas,

como la vitamina A. Entre los productos que se generan hay:

• Compuestos (como aldehídos y cetonas) de bajo peso molecular y aromáticos.

• Polímeros de alto peso molecular que modifican la textura de los aceites y grasas

oxidadas

• Compuestos tóxicos.

Se denomina de esta manera ya que se generan compuestos (radicales) que a la

vez mantienen y aceleran la reacción: se dice que es una reacción en cadena. Se ve

favorecida en la medida que aumenta la concentración de AG insaturados (de allí la

importancia de la hidrogenación para estabilizar los aceites muy insaturados).

Esta reacción, para iniciarse, necesita de algún catalizador, ya que el oxigeno en

su estado triplete (Figura 9) no actúa sobre los dobles enlaces. Sin embargo, en el estado

singlete, cuando los 2 electrones del último orbital presentan spin diferentes, se produce

una fuerte repulsión entre ellos, quedando la molécula en un estado excitado de gran

reactividad (Figura 10).

Page 17: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

17 

1. Iniciación

2. Propagación

3. Terminación

• •+•• +

RH R HR O2 ROO

• + + •ROO R1H ROOH R1

• •+

+ +• •

RO R ROR• •

+

• •+

RO ROO ROOR O2+ +•2 22

R R RR

ROO ROO ROOR O2

ROO R ROOR

RH=

Figura 8: Etapas de la autoxidación

Radical 

Oxígeno singlete 

Peróxido 

Radical 

Productos no radicales

Radical

Page 18: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

18 

Orbital molecular del Oxígeno triplete

Energy σ*

σ2S 2S

2Px 2Py 2Pz 2Pz 2Py 2Pxσ

π π

π* π*

σ*Molecular

Atomic Atomic

σ*

σ1S 1S

Energyσ*

σ2S 2S

2Px 2Py 2Pz 2Pz 2Py 2Pxσ

π π

π* π*

σ*Molecular

Atomic Atomic

σ*

σ1S 1S

Orbital molecular del Oxígeno singulete

La clorofila, la hemoglobina y mioglobina y algunos colorantes sintéticos actúan

como fotosensibilizadores, favoreciendo el pasaje del oxígeno de triplete a singlete y así

inician la autoxidación.

Entre los factores que afectan la autoxidación se encuentran:

Figura 9: Oxígeno triplete

Figura 10: Oxígeno singlete

Page 19: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

19 

• Las altas temperaturas aceleran la autoxidación, especialmente por encima de

los 60º C. Cabe aclarar que la refrigeración o la congelación no inhiben esta

reacción.

• El cobre y el hierro inician la autoxidación, aún en muy bajas concentraciones.

Los ácidos grasos libres solubilizan estos iones y facilitan su acción catalizadora

pues provocan un mayor contacto con los lípidos.

• Los AG libres son más susceptibles a la oxidación

• Los peróxidos provenientes de la autoxidación también producen la reacción. Por

este motivo no es conveniente mezclar aceite rancio con aceite fresco.

• La fracción UV de la luz acelera la reacción.

• La actividad de agua juega un papel muy importante en esta reacción. Como se

observa en la Figura 11, en alimentos desecados la reacción procede muy

rápidamente. A valores de aw cercanos a 0,3 la velocidad es mínima, ya que la

monocapa de agua actúa como filtro al oxígeno. Además, en dichas condiciones

se favorecen las reacciones de pardeo con formación de sustancias antioxidantes.

A valores mayores de actividad de agua aumenta nuevamente la velocidad de la

reacción ya que se favorece la movilidad de los reactivos y solubilización de

catalizadores.

Figura 11: Relación entre oxidación de lípidos y actividad de agua

Fuente: http://www.lab-ferrer.com/

Page 20: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

20 

   

3.2.3- Antioxidantes Existen muchas sustancias que se encuentran naturalmente en los alimentos, o

que se forman durante su procesamiento, que tienen la capacidad de reducir o evitar las

reacciones de oxidación. El grupo de los tocoferoles (o vitamina E), la lecitina (a bajas

concentraciones), son algunos ejemplos.

Por su parte, diversos compuesto fenólicos, como las isoflavonas, los ácidos

cafeico y clorogénico, por sólo dar algunos ejemplos presentan estas propiedades.

Figura 12: Estructura química de antioxidantes naturales

Isoflavonas

Fuente: http://www.ehu.es/

Actividad 5 Sintetice en un párrafo de no más de 8 renglones la importancia de la rancidez en

los aceites y grasas alimenticias y los factores que la afectan.

Page 21: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

21 

Ácido cafeico

Ácido clorogénico

Fuente: http://www.food-info.net/

Los compuestos mencionados se encuentran generalmente en bajas

concentraciones y su efectividad como antioxidante es pobre. Por ese motivo suele ser

necesario recurrir a sustancias sintéticas más potentes.

Existen 2 categorías de sustancias que se utilizan para evitar el deterioro oxidativo

de los lípidos: los donadores de protones y los secuestradores. Entre los primeros se

encuentran el BHA (Butilhidroxianisol) y el BHT (Butilhidroxitolueno). Estas sustancias no

detienen la formación de radicales, sino que, al reaccionar con ellos los estabiliza y se

forman radicales del antioxidante, que son menos reactivos. Esto significa que el

antioxidante es consumido durante la reacción y que, por ende, la protección del lípido a

la oxidación dependerá de la cantidad residual del aditivo que contenga.

Page 22: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

22 

Figura 13: Estructura química del BHA y BHT

Fuente: http://z.about.com/

Figura 14: Mecanismo de acción de los donadores de protones

Respecto a los secuestrantes, son sustancias complejantes de metales los cuales,

como fuera indicado, actúan como pro-oxidantes.

Radical estable que interrumpe la 

reacción en cadena 

Page 23: Bromatología y Tecnología de Alimentos 6/Mod_6_Lec_4.… · Marco Teórico del Módulo 6 ... propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de

  Bromatología  y Tecnología de Alimentos  Módulo 6 ‐Lección 4

23 

Referencias

(1) Badui Dergal, S. Química de los Alimentos. Ed. Longman, México (1999).

(2) Fennema, O.R. Química de los Alimentos. Ed. Acribia, Zaragoza, España (2008).

(3) Gutiérrez, J. B. Ciencia bromatológica. Principios generales de los Alimentos. Ed.

Díaz de Santos, Madrid, España, 2000.

(4) Ordoñez Pereda. J.A. Tecnología de los Alimentos. Vol. I. Editorial Síntesis, S.A.

Madrid, España, 1998.

Actividad 6 Investigue qué es el índice de peróxidos y cuál es su utilidad.