EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS TRMICOS EN LA ESTABILIDAD DE LOS ANTIOXIDANTES EN FRUTAS Y HORTALIZAS

Andres Celis Bernal1, Juan Daz Bonilla2 y Zain Sanchez Reinoso3.RESUMEN

Las frutas, hortalizas y sus productos elaborados juegan un papel importante en la dieta humana debido a una alta presencia de compuestos bioactivos como lo son los antioxidantes. En la actualidad se encuentran numerosas investigaciones que muestran la importancia de los fitoqumicos y antioxidantes en la nutricin y salud humana, as como los efectos que puedan generar los procesamientos sobre estos compuestos. Esta revisin presenta la aplicacin de tecnologas de procesamiento tmicos y sus condiciones sobre el impacto que tendr en el contenido y estabilidad de los compuestos bioactivos (antioxidantes) presentes en frutas, hortalizas y sus productos elaborados.Palabras clave: Radicales libres, estrs oxidativo, capacidad antioxidante, fitoqumicos, compuestos bioactivos.

INTRODUCCIN

Como su nombre lo indica, los antioxidantes son compuestos capaces de impedir o prevenir la oxidacin de distintas molculas de importancia biolgica (Palma et al., 2007). Segn su naturaleza se clasifican en proteicos (denominados antioxidantes enzimtico) y no proteicos (denominados no enzimticos que en algunos casos son vitaminas) (Palma et al., 2007); o segn su origen en endgenos (producidos por el mismo organismos) y exgenos (incorporados al organismo mediante la dieta) (Zorrilla Garca, 2002).

Su principal funcin consiste en neutralizar los radicales libres presentes en nuestro organismo. Estos son tomos o grupos de tomos que poseen un electrn libre y por lo tanto tienden a captar un electrn de molculas estables (Avello y Suwalsky, 2006).

El exceso de estos radicales libres rompe el equilibrio de las molculas estables, produciendo el llamado estrs oxidativo, al cual se le atribuye razonablemente una numerosa serie de procesos patolgicos como lo son el envejecimiento, cncer, catarata senil, insuficiencia renal aguda y crnica, dilisis, diabetes mellitus, hipertensin arterial, cirrosis, influencia heptica, entre otras (Elejalde Guerra, 2001).1 Estudiante de octavo semestre de ingeniera agroindustrial, Facultad de Ingeniera Agronmica, Universidad del Tolima. Colombia. pipocelis052@hotmail.com2 Estudiante de octavo semestre de ingeniera agroindustrial, Facultad de Ingeniera Agronmica, Universidad del Tolima. Colombia. sebitas1191@hotmail.com3 Estudiante de octavo semestre de ingeniera agroindustrial, Facultad de Ingeniera Agronmica, Universidad del Tolima. Colombia. zsanchezr@ut.edu.co

Las frutas y hortalizas son una fuente rica en antioxidantes exgenos; numerosos estudios muestran la presencia significativa de diversos antioxidantes en ellos y su consumo se tiene como una buena opcin su consumo. Los principales componentes antioxidantes presentes en las frutas y hortalizas son la vitamina E, vitamina C, carotenoides y compuestos fenlicos (Avello y Suwalsky, 2006; Palma et al., 2007). Su alto contenido ha promovido la investigacin en el campo de la horticultura y la ciencia de los alimentos para evaluarlos y determinar as su contenido, actividad que ejerce cada uno de ellos en el organismo y cambios posteriores a la cosecha que tienen lugar en su composicin y actividad antioxidante. La temperatura de almacenamiento y de proceso es uno de los factores que ms influyen en la estabilidad de compuestos antioxidantes en las frutas y hortalizas durante el almacenamiento poscosecha y sus procesos de transformacin (Piljac-egarac y amec, 2011).

Hasta la fecha, la aplicacin de calor es el mtodo ms comn para el procesamiento de alimentos, debido a su capacidad para inactivar microorganismos y enzimas de descomposicin (Rawson et al., 2011). El uso de tratamientos trmicos (Escaldado, secado, pasteurizacin y esterilizacin) se ha visto favorecido por los importantes avances, junto con la fcil utilizacin de equipos y su bajo costo en comparacin con otras tecnologas alternativas. Sin embargo, el procesamiento con tratamientos trmicos particularmente bajo condiciones severas puede inducir vario cambios qumicos y fsicos que perjudican las propiedades organolpticas y puede reducir el contenido o la biodisponibilidad de algunos compuestos bioactivos (Rawson et al., 2011).El escaldado con agua (75-95 C durante 1-10 min) por ejemplo, es uno de los mtodos ms comnmente empleado debido a su costo de funcionamiento relativamente bajo. Su aplicacin ha reportado en estudios la degradacin de antocianinas y carotenoides en frutos de acai, cubos de pia y papaya; adems tambin se ha informado la degradacin de cido ascrbico y cido dehidroascrbico durante la aplicacin de este tratamiento (Rawson et al., 2011).Por otro lado, los tratamientos de pasteurizacin y esterilizacin han reportado disminucin en los niveles de antocianinas, cido ascrbico y carotenoides en jugos de mora, pia y manzana (Rawson et al., 2011). Aunque muchos autores sealan que el uso de estos tratamientos trmicos disminuyen los niveles de compuestos bioactivos hay excepciones que dependen de la severidad de dicho tratamiento.El secado tambin es un procedimiento muy aplicado para la obtencin de productos deshidratados; a pesar de que este aumenta la vida de anaquel de los productos, afecta la presencia y estabilidad de los compuestos bioactivos tales como cido ascrbico, polifenoles y carotenoides debido a su sensibilidad hacia el calor (Rawson et al., 2011).Actualmente se viene desarrollando y aplicando tecnologas de procesamiento leves, tales como el procesamiento de alta presin, irradiacin, pulsos de campos elctricos, ultrasonidos de potencia, ozono y campos magnticos que permiten obtener no solo productos de alta calidad sino tambin para proporcionar productos con funcionalidades mejoradas (Rawson et al., 2011). Tecnologas no trmicas tales como la alta presin hidrosttica y el pulso de campo elctrico se han establecido a tal punto que se disponen y comercializan en todo el mundo productos procesados con estas tecnologas.

A pesar de que muchos estudios han examinado el efecto de las tecnologas convencionales y emergentes sobre los productos, ha habido pocos estudios relacionados con el efecto de la elaboracin de productos con la aplicacin de tecnologas trmicas y no trmicas sobre el contenido de bioactivos en los diferentes productos hortofrutcolas.

Este trabajo tiene como objetivo proporcionar un anlisis detallado y crtico sobre el efecto de los tratamientos trmicos en la estabilidad de los antioxidantes presentes en diversos productos hortofrutcolas.

Clasificacin de las sustancias antioxidantesTodos los seres vivos utilizan el oxgeno para obtener energa liberando radicales libres que desequilibran la actividad metablica de las clulas del organismo. Estos radicales libres al encontrarse en exceso, reaccionan en cadena y causan un gran deterioro a molculas y membranas celulares (Zorrilla Garca, 2002). Para regular este proceso, existen en las clulas mecanismos de defensa que neutralizan dichos radicales. A estas defensas se les denomina antioxidantes y se pueden clasificar en endgenos o en exgenos (Zorrilla Garca, 2002).Los antioxidantes endgenos son aquellos mecanismos enzimticos propios del organismo, se caracterizan por depender de cofactores externos que son introducidos en la dieta alimenticia; entre ellas se encuentran 3 principales: la catalasa, superxido dismutasa (SOD) y glutatin peroxidasa (Zorrilla Garca, 2002).Por otro lado estn los antioxidantes exgenos, que son aquellos que se depositan en las membranas celulares impidiendo la lipoperoxidacin de las molculas y solo se encuentran en los alimentos que digerimos. Los ms importantes son las vitaminas E y C, betacarotenos, flavonoides y licopenos (Zorrilla Garca, 2002). En la Tabla 1 (Avello y Suwalsky, 2006; Venereo Gutirrez, 2002) se presenta la clasificacin de los antioxidantes segn su origen, accin como antioxidante y fuente alimentaria. En esta revisin bibliogrfica se dar ms relevancia a los antioxidantes aportados por los productos hortofrutcolas (exgenos) por su importante contenido de antioxidantes.

Tabla 1. Clasificacin de los antioxidantes segn origen, su mtodo de accin y fuente.ANTIOXIDANTEACCINFUENTE ALIMENTARIA

EXGENOS

Vitamina E Neutraliza el oxgeno singlete ( Captura radicales libres hidroxilo Captura O- Neutraliza perxidosFuentes ms importantesAceites vegetales, aceites de semillas prensadas en fro, germen de trigo y de maz, almendras, avellanas, girasol, frijol de soya, nuez, man.Otras fuentes significativasPapas frescas, pimentn, palta, apio, repollo, frutas, pollo, pescado.

Vitamina C Neutraliza el oxgeno singlete. Captura radicales libres de hidroxilo Captura O2 Regenera la forma oxidada de la vitamina EFrutasLimn, lima, naranja, guayaba, mango, kiwi, fresa, papaya, mora, pia.VerdurasTomate, verduras de hojas verdes (espinacas,perejil, hojas de rbano), repollo, coliflor,brcoli, pimentn, lechuga.

Carotenoides Neutraliza el oxgeno singleteBetacarotenoVerduras y frutas amarillas y anaranjadas,verduras verde oscuro.AlfacarotenoZanahoriaLicopenoTomateLutena y zexantinaVerduras de hoja verde oscuro, brcoli

Compuestos fenlicos Isofavonas, cidos fenlicos:Frijol de soyaPolifenoles, catequinas:T verde, t negroEsteres fenlicosCafcidos fenlicos, polifenolesVino tintocido carnsico, cido rosmrico: RomeroBioflavonoides, chalconas: Ctricos y otras frutasQuercetina, camferol:CebollasPolifenolesAceitunas

ENDGENOSSe encuentran a nivel intracelular

EnzimticosCofactor

Superxidodismutasa (SOD)Cobre, sodio, manganeso

Catalasa (CAT)Hierro

Glutatin peroxidasa (GPx)Selenio

No enzimticos

GlutatinBarreras fisiolgicas que enfrenta el oxgeno a su paso desde el

Coenzima QCoenzima Q

cido TiocticoTransportadores de metales(transferrina y ceruloplasmina

Antioxidantes Presentes En Frutas Y HortalizasHasta hace algunos aos la palabra antioxidante en relacin a los alimentos no significaba gran cosa, sin embargo a raz de diversas investigaciones de un tiempo hacia ac, su concepto ha cambiado por completo; los antioxidantes se han convertido en uno de los compuestos ms importante para nuestro organismo. A tal punto que en la televisin, internet, vallas publicitarias, anuncio de bebidas, yogures y diversidad de comidas nos muestran los mltiples beneficios de estos compuestos, no solo en el ser humano sino que tambin en otros animales.Se ha llegado a mltiples conclusiones pero todas coinciden en que la presencia de antioxidantes en los alimentos es importante, no solo porque estos compuestos ayudan a definir las caractersticas organolpticas y a preservar la calidad nutricional de los productos que los contienen, sino adems al ser ingeridos, ayudan a preservar en forma considerable la salud de las personas que los consumen. Por esta razn la recomendacin de aumenta las cantidades de alimentos ricos en estos compuestos, es en la actualidad considerada una de las formas efectivas de reducir el desarrollo de enfermedades crnicas.Pero a la hora de consumir alimentos ricos en antioxidantes en la mayora de los casos nace la duda: Qu alimentos aportan ms antioxidantes al organismo? pero no es fcil decir que alimentos aportan mayor cantidad de antioxidantes que otros, esto depende de 4 factores que son: 1.) la estructura qumica de cada antioxidante, 2.) de la matriz donde se encuentra cada antioxidante formando parte del alimento, 3.) el estado en que se encuentra el alimento al ser digerido: maduro, verde, fresco, cocido, procesado. 4.) los tamaos de porciones ingeridas. Entre los antioxidantes que ms abundan en la dieta cabe destacar: cido ascrbico, vitamina E, los carotenoides y los flavonoides.Flavonoides.Los flavonoides son pigmentos naturales presentes en los vegetales y que protegen al organismo del dao producido por agentes oxidantes, como los rayos ultravioletas, la polucin ambiental, sustancias qumicas presentes en los alimentos, entre otros. (Martnez-Flrez et al., 2002).

contienen en su estructura qumica un nmero variable de grupos hidroxilo fenlicos y excelentes propiedades de quelacin del hierro y otros metales de transicin, lo que les confiere una gran capacidad antioxidante. Por ello, desempean un papel esencial en la proteccin frente a los fenmenos de dao oxidativo, y tienen efectos teraputicos en un elevado nmero de patologas, incluyendo la cardiopata isqumica, la aterosclerosis o el cncer. Adems de sus conocidos efectos antioxidantes, los flavonoides presentan otras propiedades que incluyen la estimulacin de las comunicaciones a travs de las uniones en hendidura, y el impacto sobre la regulacin del crecimiento celular.

Los flavonoides no poseen las caractersticas de las vitaminas: no son aminas y conforman otro grupo qumico, pero por su accin protectora y la imposibilidad del organismo humano de producirlos merecen ser incorporados al grupo de los nutrientes esenciales.Aunque los hbitos alimenticios son muy diversos en el mundo, el valor medio de ingesta de flavonoides se estima como 23 mg/da, siendo predominantes los flavonoides especialmente la quercitina. Las fuentes alimenticias principales de los flavonoides son, entre otras, el t negro, las cebollas, las manzanas, la pimienta negra, y bebidas alcohlicas como vino y cerveza.No hay aun evidencia de que el consumo de sustancias polifenolicas sea esencial para la conservacin de la salud y por ende no existe hasta la fecha valores de las dosis diarias recomendadas de ingesta de estos compuestos. Sin embargo abundante literatura cientfica da cuenta de diversos beneficios a la salud asociados con un mayor consumo de sustancias ricas en polifenoles, como lo son ciertas frutas, verduras, legumbres y cereales, adems, la crecientemente la evidencia indica que productos como el cacao y el vino son productos con alto contenido de flavonoides. Cabe resaltar que los flavonoides son los compuestos ms abundantes en todas las frutas y hortalizas.flavonoidesPrincipales fuentes alimentarias

antocianinasLos berries de color rojo, las uvas rojas o moradas, manzana y vino tinto

FlavanonasCatequinas: te verde, cacao, uvas manzanas

Teaflavinas: te negro

Proantocianidinas: cacao, manzana, uva vino tiento

Cebolla amarilla, cebollin, col, brcoli, manzana, te.

FlavonolesFrutas ctricas y sus jugos

FlavonasPerejil, tomillo, apio

isoflavonasSoya, leguminosas.

Carotenoides Son un grupo de pigmentos naturales liposolubles, compuestos de 40 tomos de carbono, normalmente derivados del fitoeno. Pueden ser de dos clases: los carotenos, compuestos hidrocarbonados, y xantofilas, derivados oxigenados de los carotenos. Se encuentran fundamentalmente en las frutas y los vegetales y les proporcionan coloracin amarilla, anaranjada y roja que a veces se enmascara por el color de la clorofila dando coloracin verde oscura como ocurre en algunos vegetales.En estudios epidemiolgicos recientes se ha demostrado una asociacin entre niveles elevados de carotenoides en la dieta respecto al efecto protector contra el desarrollo de enfermedades crnicas como ciertos tipos de cncer, enfermedades cardiovasculares, enfermedades degenerativas de la mcula y cataratas. Este hecho, sumado a la funcin de algunos de estos compuestos como precursores de la vitamina A provoca un inters creciente. Existen gran nmero de carotenos pero entre la gran variedad se resaltan 6 que son esenciales para la actividad de nuestro metabolismo, estos son: alfa-caroteno, beta-caroteno, beta-criptoxantina, lutena, zeaxantina y licopeno. Todos ellos tienen actividad como antioxidantes y solo los 3 primeros son precursores de la vitamina A.las verduras y hortalizas de color amarillo o naranja, tales como la zanahoria son una buena fuente de alfa y beta caroteno. Por su parte la espinaca es una buena fuente de beta-caroteno, aunque la clorofila enmascara el pigmento amarillo de las hojas.

AlimentosPorcincantidad(mg)

Alfa caroteno

calabaza1 taza (254 gr)823

Naranja1 taza (180 gr)20

Mandarina1 (84 gr)85

Tomate1 taza (180 gr)182

Zanahoria fresca1 (72 gr)2503

Zanahoria cocida1 taza (156 gr)5891

Beta caroteno

Zanahoria fresca1 (72 gr)5956

Zanahoria cocida1 taza (156 gr)12998

Calabaza1 taza (245 gr)5135

Espinaca fresca1 taza (180 gr)11318

Espinaca cocida1 taza (30 gr)1688

Camote horneado1 (146 gr)16803

Sandia1 corte (246 gr)867

Beta criptoxantina

calabaza1 taza (245 gr)3553

Papaya cruda1 (304 gr)1791

Pimento dulce fresco1 (149 gr)730

Pimentn dulce cocido1 (136 gr)620

Mandarina1 (84 gr)342

licopeno

Pasta de tomate1 taza (264 gr)75362

Salsa de tomate1 taza (245 gr)34249

Jugo de tomate 1 taza (240 gr)6641

Tomate fresco1 (123 gr)3165

Papaya cruda1 (304 gr)5557

Sandia fresca1/8 sandia small12962

Pomelo rosado fresco fruto (123 gr)1745

Lutena + zeaxantina

Espinaca cocida1 taza (180 gr)20354

Espinaca cruda1 taza (30 gr)3659

Bruselas cocidas1 taza (156 gr)2012

Bricoli cocido1 taza (156 gr)1685

Calabaza cocida1 taza (245 gr)2482

Arvejas cocidas1 taza (160 gr)3840

Vitamina C y fuentes alimentarias: las frutas y las hortalizas son en general, una buena fuente de vitamina c, si bien el contenido de cido ascrbico en tales alimentos puede variar enormemente en funcin de las especies y la variedad de fruto o verdura, con una ingesta diaria de cinco porciones de fruta ms verdura es posible asegurar una ingesta aproximada de 200 mg. RCD De Vitamina C

tapa de vidaEdad (aos)Varones(mg/da)Mujeres(mg/da)

Niez1-31515

Niez4-82525

niez9-134545

Adolescencia14- 187565

Adultez19 o mas 9075

Fumadores19 o mas125110

Embarazos18 o menos-80

Embarazos19 o mas-85

Lactancia18 o menos-115

lactancia19 o mas-120

La ingesta de alimentos con vitamina c es habitual en el consumo, y algunos de los productos que ms se consumen y que mayor aporte de este compuesto son los que estn presentes en la tabla

Vitamina E: las principales fuentes de alfa- tocofenol o vitamina E en l dieta incluye a los aceites vegetales, nueces y almendras y vegetales de hojas verdes y vara mucho dependiendo de las condiciones de cultivo y variedad del producto.Tabla 6. RCD De Vitamina C

etapa de vidaEdad (aos)Varones(mg/da)Mujeres(mg/da)

Niez1-366

Niez4-877

niez9-131111

Adolescencia14- 181515

Adultez19 o mas 1515

EmbarazosTodas ed.-15

lactanciaTodas ed.-19

La ingesta de alimentos con vitamina E son habituales en el consumo, y algunos de los productos que ms se consumen y que mayor aporte presentan se encuentran expuestos en la tabla