Efectos bioquímicos del frío en

los alimentos
M. en C. Ma. Alejandra Huerta Abrego
1
Aspectos bioquímicos
 Respiración de los tejidos vegetales
 Maduración de frutas y el fenómeno del
climaterio
 Daños por frío y por congelación
 Reacciones enzimáticas
 Oscurecimiento enzimático
 Oscurecimiento no enzimático
 Rigor mortis y maduración en carnes
 Rancidez de las grasas
 Cambios de color

2
Respiración de los tejidos vegetales
 Alimentos de origen vegetal continúan sus
procesos metabólicos después de ser
cosechados. La fotosíntesis se reduce y
detiene; los procesos de respiración
prosiguen activos.

 La energía es liberada por los tejidos

vivos en forma de calor.
3
 Algunos alimentos tienen una velocidad
de respiración mucho mayor que otros a
una temperatura dada, requieren más
capacidad de refrigeración.
 La vida de almacenamiento de frutas y
hortalizas varía inversamente con la
velocidad de respiración y el
desprendimiento de calor.

4
Para establecer el requerimiento de
refrigeración para fruta y hortalizas se debe
conocer:
 Temperatura inicial del alimento
 Temperatura final de almacenamiento
 Velocidad de respiración y calor
desprendido
 Calor específico del alimento
 Cantidad de alimento a refrigerar

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 Observando la tabla del calor
desprendido en la respiración de algunas
frutas y hortalizas, ¿podrías predecir que
producto es más perecedero entre las
peras y las fresas?

 ¿Y entre el brócoli y la zanahoria?

6
7
 Cuando los productos vegetales
presentan enfermedades o daños físicos
(cortaduras, magulladuras, etc.) las tasas
de respiración se incrementan en relación
con los productos normales.

8
 Mediante la refrigeración se reducen las
tasas de respiración y por lo tanto se puede
conservar el alimento por tiempo mayor, al
reducirse su ritmo metabólico.

 Una reducción de 10°C en la temperatura

reduce en alrededor de la mitad la tasa de
respiración.

 La congelación detiene el proceso de

respiración.

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Maduración de frutas y el fenómeno
del climaterio
 A medida que el tejido envejece se da un
decremento de las tasas de respiración.
 Algunos alimentos muestran en el tiempo
un súbito incremento en la actividad
metabólica y en las tasas de respiración.
Este fenómeno recibe el nombre de
climaterio, asociado al proceso de la
maduración. No se nota en los vegetales
pero sí en muchas frutas.

10
11
 Las frutas no climatéricas generalmente
son dejadas madurar en la planta antes de
cosecharlas.
 Las climatéricas, se pueden cosechar
antes o después del climaterio.
 Si van a almacenarse en refrigeración
deben cosecharse antes de esta etapa y
cuidadosamente controladas para alargar
el proceso de maduración.

12
 Se ha encontrado que la acumulación de
etileno en los tejidos precede al alza
climatérica en la tasa de respiración
(incrementa la permeabilidad y actividad
enzimática de la membrana celular).
 El climaterio y por consiguiente la
maduración de las frutas puede acelerarse
o inducirse mediante el tratamiento con
etileno en cámara de gaseado.

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 La respuesta de las frutas climatéricas a la
acción del etileno sólo es observable
cuando la fruta está preclimatérica.
 En frutas no climatéricas la respuesta al
etileno es observable en cualquier etapa
de su de su vida de almacenamiento
pudiendo inducirse el climaterio de forma
artificial.

14
 Incremento en la dosis de etileno adelanta el
climaterio en frutas climatéricas pero no
tiene efectos significativos en la máxima tasa
de respiración.
 En las no climatéricas no resulta en un
adelanto apreciable del climaterio en el
tiempo pero sí en un aumento en la tasa
máxima de respiración.
 Se requieren niveles de etileno de 0.1 a 1
ppm para inducir el climaterio.
 Una vez que el climaterio se inicia es
irreversible.
15
Índices característicos del grado de
madurez

 Sólidos solubles (° Brix)/ acidez (razón):

aumenta al madurar el producto
 Peso/longitud (índice de plenitud)
 Peso de pulpa/peso de epidermis:
aumenta al madurar el producto

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 No se deben almacenar o transportar
frutas que presenten diferentes estados
de maduración especialmente en frutas
climatéricas o con alta producción de
etileno.

17
Daños por frío
 Se pueden clasificar en: daños por frío al
someter el producto a temperaturas
cercanas pero superiores a su punto de
congelación y daños por congelación.
 El daño por frío es característico de
productos de origen tropical o
subtropical.

18
Daño por frío
 Daño fisiológico permanente e
irreversible a tejidos vegetales, órganos o
células por exponer alimentos sensibles a
temperaturas inferiores a las críticas para
el producto por períodos suficientes para
evidenciar el daño.

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Daños:
 Pueden incluir: picado y lesiones
superficiales, ruptura de tejidos y pérdida
de agua, oscurecimiento interno de la
pulpa y sistema vascular, desórdenes en el
proceso de maduración, cambio de sabor,
olor, textura, falta de capacidad de
crecimiento y tasa acelerada de
senescencia.

20
e. Deterioro acuoso 21
 Los daños por congelación ocurren
cuando el producto congela, afectándose
la textura y otras propiedades del
alimento.

 Puede ser un problema en el campo o

durante la cosecha en zonas de clima frío
donde pueden ocurrir heladas.

22
Susceptibilidad de algunos alimentos de origen vegetal a
los daños por congelación

23
 Como responsable en una LOTE:
central de abastos se te pide que 1. Ciruelas
almacenes por 3 días un lote de
frutas y hortalizas de forma que 2. Brócoli
se conserve el lote en las 3. Lechuga crispada
mejores condiciones. El almacén 4. Plátanos verdes
cuenta con 4 cuartos fríos.
5. Naranja
 1 cuarto frío a 0-2°C y 90-95%
de H.R. 6. Pepino
 1 cuarto frío a 0-2° C a 95-100% 7. Aguacate
de H. R. 8. Berenjena
 Cuarto frío a 4.5°C y 90-95% 9. Rábano
H.R.
10. Cebolla
 Cuarto frío a 10°C y 85-90% de
H. R. 11. Papa madura
12. Pimiento
 ¿Cómo distribuirías el lote? 13. Manzanas
Argumenta tu decisión. 14. Col de Bruselas
24
25
 Reacciones enzimáticas

 Respiración
 Cambios que tienen que ver con la
textura
 Cambios con el color

26
 Catalizadores
biológicos

Elasticidad ENZIMAS

En la maduración:
Textura en Influida por
hidrólisis y
vegetales polisacáridos
desesterificación

Almidón, celulosa,
lignina,
hemicelulosa,
péptidos de alto
peso molecular
27
 catalizan reacciones bioquímicas en
los alimentos como: oxidación,
Enzimas
transferencia, hidrólisis, lisis e
isomerización entre otras.

La actividad enzimática y la velocidad

de las reacciones enzimáticas son
dependientes de la temperatura.

28
29
 A medida que la temperatura disminuye,
la velocidad de reacción lo hace, siendo
nula únicamente cuando se alcanza el
cero absoluto.

 Las bajas temperaturas reducen pero

nunca detienen la actividad enzimática.

 Temperatura óptima para acción de las

enzimas: 30-40°C

30
 Conviene inactivar enzimas antes de
procesar y almacenar alimentos
congelados.
 Ejemplo: escaldado con agua hirviendo o
vapor de 2 a 10 min.

 Tratamientos con SO2 gaseoso.

31
 Tratamiento con soluciones de sulfitos,
bisulfitos y metabisulfitos (no
recomendable en alimentos ricos en
tiamina y aminoácidos azufrados pues
destruyen la actividad biológica de estos
compuestos).

 Inactivadas las enzimas, todos los

procesos enzimáticos, incluyendo la
respiración cesan.

32
Oscurecimiento enzimático
 Cuando el tejido vegetal es cortado,
golpeado o aplastado quedan expuestos
los sustratos de tipo fenólico al oxígeno
del aire, siendo convertidos por vía
enzimática en melaninas (compuestos de
color marrón).
 Las enzimas que catalizan estas reacciones
reciben el término genérico de fenolasas.

33
 Compuestos fenólicos en alimentos que
pueden actuar como sustratos para la
reacción de oscurecimiento enzimático: L-
tirosina, catecol, ácido cafeico, ácido
clorogénico, 3-4-dihidroxi fenilalanina, ácido
gálico, floroglucinol, hidroquinonas,
antocianinas, flavonoides, guayacol y ácido
felúrico entre otros.
34
 La reacción se desarrolla con la
conversión de un compuesto fenólico
presente en el alimento en una quinona y
luego como producto final melanina.
 Este oscurecimiento suele presentarse
en frutas y vegetales, jugos concentrados
y pulpas y en productos deshidratados y
congelados en los cuales no se han
inactivado las enzimas.

35
Para controlar o reducir:
 Tratamiento térmico.
 Aplicación de compuestos azufrados (modifican la
estructura de la enzima).
 Remoción del oxígeno empacando al vacío o en
atmósferas inertes (N2). Inmersión en agua.
 Inmersión en soluciones de sal.
 Aplicación de ácidos y reducción del pH (pH
óptimo de fenolasas 6-7). Debajo de pH 3 la
actividad es nula.
 Reducción de la temperatura (solo lo retardan).
 Usos de aditivos como boratos y ácido bórico.

36
Oscurecimiento no enzimático

 Reacción de Maillard

 Caramelización

 Oxidación del ácido ascórbico

37
 Reacción de Maillard: reacción de grupos
aminos con azúcares reductores. Puede
ocurrir durante el calentamiento o
durante el almacenamiento prolongado.
Puede afectar el valor nutricional.

 Caramelización: oscurecimiento no
asociado a conservación por bajas
temperaturas pues se produce cuando los
azúcares se calientan por encima de su
punto de fusión.

38
Oxidación del ácido ascórbico
 Juega un papel importante en el
oscurecimiento de algunos productos
conservados por bajas temperaturas.
 Jugos, pulpas y concentrados de fruta en
especial.
 Implica la descomposición del ácido
ascórbico con la formación de furfural y
desprendimiento de CO2.
 La reacción es favorecida por pH ácidos.

39
 Puede prevenirse empleando compuestos
de azufre.
 La exclusión de oxígeno de los envases o
el envasado en atmósferas inertes puede
ser útil.

40
Rigor mortis y maduración de la
carne
 El animal muere, la respiración aeróbica
procede x corto periodo hasta agotar el
oxígeno de tejidos.
 Posteriormente cobran fuerza los procesos
bioquímicos anaerobios: glicólisis. La energía
que se libera en este proceso es utilizada
para la contracción muscular lo que provoca
el consumo del glucógeno y ATP, la
formación de ácido láctico y la pérdida de
capacidad de retención de agua en la carne.
41
 Los cambios en la rigidez del músculo
están asociados a cambios en su
capacidad para retener agua, la cual es
dependiente del pH del músculo,
dependiente a su vez de la cantidad de
ácido láctico proveniente de procesos
bioquímicos involucrados.
 Animal beneficiado: 75% de humedad.
 Al transcurrir el tiempo las fibras
musculares se encogen y la capacidad de
retención de agua alcanza un mínimo
(sinéreis) : rigor mortis.
42
 Después de un tiempo las fibras se
vuelven a hinchar, reduciéndose la
sinéresis. Al cabo de 2 o 3 días la rigidez
desaparece recuperando la carne su
blandura, mejorando textura y aroma.

43
 Una vez que se alcanza el máximo de
rigidez y mínimo pH entran a operar las
enzimas proteolíticas nativas (catepsinas)
desdoblando las proteínas en péptidos y
aminoácidos mejorando textura, sabor y
aroma.

 Este proceso se conoce con el nombre de

maduración de las carnes.
 A temperaturas de refrigeración este
proceso se retrasa.
44
En términos generales se alcanza buen nivel
de maduración
- De 4 a 6 días a 6°C
- De 10 a 12 días a 0°C
• La duración del proceso se ve limitada
por el deterioro microbiológico.
• 37°C – temp. óptima para la actividad de
catepsinas.
• Se puede usar luz ultravioleta dentro de
las cavas de maduración para evitar
crecimiento superficial de hongos.

45
 Prosigue la autolisis del tejido debido a las
enzimas y combinada con la actividad
microbiológica desdobla las proteínas en
péptidos y aminoácidos libres que son
atacados por microorganismos
produciendo deterioro y degradación
organoléptica del producto.

46
Rancidez oxidativa
 Frecuente en el procesamiento de
alimentos a bajas temperaturas.
 Oxidación de los lípidos por acción del
oxígeno molecular presente en el aire.
 Depende de la reactividad de los ácidos
grasos que componen a las grasas
(enlaces insaturados).
 Se produce por mecanismos de radicales
libres.
47
 Productos de oxidación de grasas y
aceites: aldehídos, cetonas (olores y
sabores fuertes y desagradables).

48
Efecto de la temperatura:
 La reducción de la temperatura resulta en
una disminución de las tasas de oxidación.
Las velocidades de reacción varían
exponencialmente con la temperatura.
 Las bajas temperaturas retardan o
disminuyen la velocidad de reacción pero
no la detienen.
 La remoción de oxígeno es técnica útil
para prevenir la rancidez oxidativa.
49
 La utilización de agentes quelantes
capaces de atrapar iones de metales
también útil para prevenir la oxidación ya
que remueven los iones de metales que
actúan como prooxidantes. Ej.: ácido
cítrico, ácido fítico y el EDTA (etilén-
diamina-ácido-tetraacético).

50
 También afecta las tasas de oxidación la
luz ultravioleta, que puede eliminarse con
empaques opacos o vidrios ámbar.

51
 El uso de aditivos químicos como
antioxidantes es otra alternativa para
reducir la rancidez oxidativa.
 Antioxidantes sintéticos más usuales:
BHT (butil-hidroxi-tolueno), el
BHA (butil-hidroxi-anisol) y
PG (propil-galato).
 El nivel de uso recomendado es de 0.01%
como máximo.

52
Rancidez hidrolítica
 Se origina al hidrolizarse las grasas con la
liberación de ácidos grasos libres.
 Se origina en general por humedad y altas
temperaturas aunque también puede
tener origen enzimático (lipasas).
 En mantequilla este tipo de rancidez es
crítico ya que se forma ácido butírico de
sabor desagradable característico de la
mantequilla rancia.
53