cambios fisicos durante el secado

5/17/2018 Cambios Fisicos Durante El Secado - slidepdf.com

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SECADO O DESHIDRATACION

Cambios Físicos y QuímicosDurante el Secado de Alimentos

Ing. Carlos Rivas

LlllIESCUELA DE DESARROLLO INTEGRAL AGROPECUARIO

INDUSTRIALIZACION DE FRUTAS Y HORTALIZAS I



Relación de lacomposición de

los alimentoscon los cambios

físicos y

químicosdurante el

procesamiento

El siguiente cuadromuestra una tabla de

composición de algunos

alimentos típicos



La composición varia de acuerdo a lavariedad y grado de madurez

La mayoría de las frutas y hortalizastienen altos contenidos de agua, sonbajas en grasa, proteínas y en el casode frutas son altas en carbohidratos

En algunos casos tienen altoscontenidos de fibra insoluble ysolubles, las cuales son ricas enpolímeros y antioxidantes



Son fuente importante de vitaminas,principalmente la A y C

Algunas de ellas son fuenteimportante de antioxidantes comopolifenoles ( Ac. caféico, galico,catequinas, antocianos, etc.,)



Durante el procesamiento las frutas yvegetales se produce una suavizacióndel tejido

El tratamiento térmico produceperdida del turgor y cambios en lamatriz de polisacáridos en la paredcelular

El almidón se gelatiniza o se generauna retrogradación del mismo por lasaltas temperaturas durante el procesotérmico



Se producen un rompimiento de laspectinas en la lamina media. Así comouna destrucción de los enlaces deestos componentes con polisacáridosproduciendo separación celulares ycambios en la textura

Se producen perdidas de vitaminas yantioxidantes durante el procesamiento

térmico.

Se generan cambios en pigmento comoclorofilas, generando cambios en lacoloración de los productos.



CAMBIOS FÍSICOS EN LOS ALIMENTOSDURANTE EL SECADO

La remoción de agua produceperdidas estructurales y en lacomposición química de los alimentos

Pérdida de la permeabilidad de lamembrana citoplasmática

Pérdida de turgencia

Desnaturalización de proteínas



CAMBIOS FÍSICOS EN LOS ALIMENTOSDURANTE EL SECADO

Daño en la estructura del almidón

Pérdida de la unión de macromoléculas,por enlaces de puente de H+

Estos cambios se aceleran en el periodode velocidad decreciente



CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOSTEJIDOS VEGETALES

La unidad estructural de la partecomestible de las frutas y vegetales es lacélula parénquima, ésta se distingue dela célula animal en que el volumen del

protoplasma constituye una fracciónpequeña (0.5%) del volumen total de lacélula (Potter y Hotchkiss, 1995).



Figura 1. Diagrama de la célula parénquima vegetal

(Potter, Hotchkiss1995)



COMPONENTE CELULAR MATERIALES ESTRUCTURALESY QUÍMICOS

Vacuola Agua, sales inorgánicas, ácidosinorgánicos, gotitas de aceite, azúcares,pigmentos solubles en agua,aminoácidos, vitaminas

Protoplasto

Membrana Proteínas, lipoproteínas, fosfolípidos y

ácido fíticoTonoplasto (interior)Plasmalema(exterior)Núcleo

Nucleoproteínas, ácidos nucléicos,enzimas (proteína)

Citoplasma

Cloroplastos Clorofila

Mesoplasma (sustancia básica) Enzimas del metabolismo intermediarioy ácidos nucléicos

Cromoplasto Pigmentos (carotenoides)

Gotas de aceite Triglicéridos de ácidos grasos

Cristales Oxalato de calcio etc.Pared de la celular

Envoltura primaria Celulosa, hemicelulosa, sustanciaspécticas y polisacáridos no celulósico,Mg y Ca.

Plasmodesmata Hebras citoplasmáticas interconectadasen el citoplasma de las células por porosde la pared de la célula.

Material de superficie (película o cutícula) Esteres de ácidos grasos de cadenalarga y alcoholes de cadena larga.

Tabla 1.Componentes

de la célula deParénquimay susprincipalesconstituyentes

Universidad Autónoma

de Chihuahua

Facultad de Ciencias Químicas



La pared celular de las plantas es unaforma especializada de matriz extracelular,que se compone principalmente de fibras decelulosa; polímero lineal, constituido por

unidades de glucosa unidos medianteunidades glucosídicas (1,4).La celulosa presenta una estructura lineal

plana, semejante a un listón que permite quese agrupen y formen haces de 40 a 70moléculas de celulosa unidas entre símediante puente de hidrógeno, formandoestructuras llamadas microfibrillas.

Las microfibrillas de celulosa seencuentran embebidas en una matriz deproteínas y polisacáridos como hemicelulosa

y pectinas.

Composición y estructura de la pared celular


de Chihuahua




Figura 2. Diagrama de la pared celular

primaria vegetal


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Química de la textura de frutas y vegetales

Las características mecánicas de lasfrutas y hortalizas se debenprincipalmente a los elementos

estructurales presentes en la paredcelular, esta se considera como uncomplejo químico dinámico formado porcompuestos poliméricos y nopoliméricos.

Los principales polímeros que formanparte de la pared celular de los vegetalesson: Celulosa, hemicelulosa, pectina,lignina; la composición relativa de ellosvaria de acuerdo a la especie celular, algrado de madurez y al tiempo de

almacenamiento de los mismos.


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Microfibrillas ( Fase organizada )

Matriz continua ( Fase amorfa )

Paredsecundaria

Lumen

ParedPrimaria

a- Celulosa

Hemicelulosa

Sustancias Pécticas

Lignina

L a m i n i l l a M

e d i a

Figura 3.- Composición relativa de lapared celular de frutas y vegetales

(Van Buren, 1979)


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Papel que juegan algunos componentes de la paredcelular en la textura

Pared celularLa composición y estructura de la paredcelula (microfibrillas de celulosa yhemicelulosa) hacen que el sistema seafuerte y plástico.

Estas propiedades combinadas con elturgor natural de las células vivas, sonresponsables de varias propiedadestexturales de los vegetales frescos.

Papel que juegan con la texturaLa función de la pared celular sobre latextura está directamente correlacionadapor la misma, elevada como resultado de larigidez y la presión osmótica de la vacuola.


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Vacuola

La vacuola constituye alrededor del 90% o aún más del volumende la célula. El contenido de la vacuola es llamado jugo central.Esta formado por agua con una diversidad de sustancias y confrecuencia contiene cristales de diversas clases, esta esatravesada por delgados filamentos del citoplasma.

Papel en la textura

Esta juega un papel de la creación de atributos texturales talescomo: crujido, suculencia y turgencia, factores que sonaltamente apreciados en algunas preparaciones de vegetales

(ensaladas).


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Turgor

El turgor es generado por un equilibrio de fuerzas, producidaspor la fuerza osmótica proveniente de la presión hidrostática

en el interior de la célula provocada por el incremento, en elvolumen de la vacuola que presiona la pared celular, la cual asu vez mantiene una rigidez que equilibra dicha fuerzamanteniendo el tejido en un estado rígido y firme.

Esta presión puede llegar a ser de hasta de 200 Lb/pulg2 y sedenomina presión de turgor.

La presión de turgor es responsable de la frescura ycrujibilidad de los tejidos de los vegetales (Bourne 1976).


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CelulosaLa principal función de este componente es la de proporcionar rigidez yresistencia al desgarro.

LigninaLa lignina produce engrosamiento secundario y actúa como rellenohidrofóbico.

Lamela mediaSe considera como una extensión del material de la matriz de la paredcelular primaria, carente de fibrillas de celulosa y debido a que es laporción de la célula más externa, juega un papel principal en laadhesión intracelular.(Van Buren, 1979)


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Pectinas

Son responsables en buena medida de la firmeza y textura de losfrutos y hortalizas.

El ablandamiento del tejido del fruto durante la maduración, la ruptura

de la estabilidad coloidal en los jugos de frutas, los cambios deconsistencia de los purés y los concentrados de frutas, puedenatribuirse a las modificaciones de las sustancias pécticas.

Químicamente las pectinas consisten en cadenas largas y

ramificadas de ácido poligalacturónico con grupos carboxilosparcialmente esterificados con alcohol metílico. Las moléculas delácido poligalacturónico se encuentran unidas por enlaces α (1-4) conunidades ramnosa (aproximadamente 2%) insertadas en la cadenaprincipal y algunos otros azúcares, como arabinosa y xilosa (10-20%)formando cadenas laterales.


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Pectinas Estas se clasifican en dos clases principales:

Los ácidos pectínicos que contienen parte de sus ácidosgalacturónicos como esteres metílicos y los ácidos pécticos,que sólo contienen moléculas del ácido sin esterificaciones.

Por definición las pectinas son ácidos pectínicos con diferentes

grados de esterificación (Baker y col. 1996; Badui 1993).

El grado de esterificación de las pectinas se define como elporcentaje de unidades de ácido galacturónico esterificados deltotal de unidades de ácido galacturónico en la molécula.


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Pectinas de alto metoxilo

Son aquellas con un grado de esterificación en un rango quevaría desde 55 hasta 85%

Pectinas de bajo metoxilo

Estas presentan un grado de esterificación entre el 18 y el 45%.

Una cadena de pectina que presenta un 100% de metoxilación sedenomina protopectina; por el contrario, si la metoxilación en elpolímero es del 0% se hablaría entonces de un ácido péctico.


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Figura 4. Representación esquemática de la estructura de la cadena de pectína. (a) y (b) principalesunidades en la molécula de pectina, correspondientes al ácido D-galacturónico y al metil éster delácido D-galacturónico, respectivamente. (c) Sección de una molécula de pectina de alto metoxilo con

un grado de esterificación de 60%. (d) Sección de una molécula de pectina de bajo metoxilo con ungrado de esterificación de 40% y un grado de aminación de 20%.

a). b).

c).

d).


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Desterificación de las pectinas

Las sustancias pécticas pueden sufrir una variedad demodificaciones químicas y enzimáticas. Existen tres métodos deesterificación parcial de la pectina como son:

Desesterificación alcalina

Se lleva a cabo por tratamiento con álcalis o soluciones acuosas de

amonio diluidas; con soluciones alcohólicas amoniacales, o bienmediante la interacción directa de pectina con gas amonio oamoniaco líquido.El inconveniente que presentan los tratamientos con álcalis, eshidrólosis de los enlaces glucosídicos entre las unidades de ácido D-galacturónico por medio del mecanismo denominado betaeliminación.


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Desesterificación ácida

Ésta se realiza mediante el empleo de ácido clorhídrico osulfúrico; presentando la desventaja de emplear equiposcostosos, debido a la naturaleza de los tratamientos. Este métodotambién presenta el inconveniente de que las pectinasdesterificadas obtenidas, hidrolizan fácilmente sus enlacesglucosídicos, resultando con esto un fraccionamiento indeseablede la molécula de pectina. (Kertesz, 1951).

La ruptura de las pectinas por agentes químicos se caracteriza por causar D-esterificación al azar a lo largo de la cadena del polímero esta hidrólisis es acelerada por las altas temperaturas


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Desesterificación enzimática

La desesterificación de las pectinas vía enzimática se lleva a cabopor medio de la acción de enzimas pécticas como la

pectinmetilesterasa (PME) que es una enzima encontrada en lamayoría de los tejidos vegetales, ésta se encuentra en un estadoinactivo a temperatura ambiente y es activa cuando el tejido esdañado o sometido a calentamiento en rangos de 50-80º C.

Un cambio de importancia que concierne a la textura de frutas yvegetales procesados es la demetoxilación de las pectinascatalizadas por esta enzima.

La D-esterificación enzimática genera secuencias consecutivas de

residuo de galacturonato D-esterificado .


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Principales enzimas que se relacionan con loscambios de textura en frutas y vegetales.Pectinasas

Las pectinasas son enzimas que hidrolizan y/o desestirifican laspectinas que se ubican en la pared celular y en la laminilla media,alterando las características de textura en frutas y vegetales. (Bourne1982).

Clasificación de pectinasasPectinmetilesterasa: Denominadas pectinmetoxilasas,pectinesterasas pectindesmectosilasas o pectasas. Se encuentran enuna gran cantidad de plantas, en raíces, vainas, tallos, semillas, etc.(Deuel y Stutz,1958).


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La pectinmetilesterasa actúan hidrolizando losgrupos metoxilos de las sustancias pécticas,liberando metanol y produciendo pectinas debajo metoxilo e incluso ácido poligalacturónico

(Van Buren, 1979; Badui y col., 1997).Provocando una disminución en el pH.

La PME no actúa sobre el ácidopoligalacturónico completamente esterificado,ya que requiere de grupos carboxilos libres enla cadena del ácido pectínico para iniciar elataque .


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Pectinmetilestearasa

Poligalacturonasa

+ CH3OH

O

O

H

HHO

OH

C=O

OH

OH

HHO

OHOH

C=O

H

OH

H

OH

HHO

OHOH

C=OHOH

O

H

HHO

OH

C=O

OH

OH

OH

H

H

O

O

H

HHO

OH

C=O

OH

OH

HHO

OHOH

C=O

H

OH

H

O

O

H

HHO

OH

C=O

OH

OH

HHO

OHOH

C=O

OCH3

OCH3

H

Figura 5.- Mecanismo de acción de algunas de

las enzimas pécticas (Badui, 1997).


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ó



Pectina-COOCH3 + H2O Pectin-COO-

+ H+ + CH3 OH

PMETemp.(50-75°C)pH (4-7.5)

Figura 6.- Mecanismo de acción de la PME . De su actividad se obtiene elácido péctico sensible a los cationes divalentes (Ca+2 y Mg+2) quefavorecen la coagulación/ gelación.(Hagerman y Austin, 1986).


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U i id d A ó



Poligalacturonasas: Este grupo de enzimas puede sersubdividido con base en el mecanismo de ataque y la naturaleza delsustrato. Estas se dividen en:

Endo y exo poligalacturonasas, las cuales rompen el enlace a 1-4delas pectinas tanto en el interior del polímero (endo) como a partir delos extremos (exo). (Deuel y Stutz, 1958; Badui, 1997).

Cuando la pectina se ve atacada por las enzimas endo, la

viscocidad se ve reducida rápidamente; en cambio, cuando seactivan las exoenzimas esta propiedad se afecta más lentamentedebido a que solo se producen moléculas libres de ácidogalacturónico.


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U i id d A tó



Figura 7. Sitios de acción de los diferentes tipos depectinasas sobre la cadena de pectinas.


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U i id d A tó



Los anteriores grupos de pectinasas se encuentran en frutas yvegetales y los siguientes grupos son exclusivos de hongos y bacteriastales como:

Pectinliasas o pectintranseliminasas: Estas son liasas producidaspor algunos hongos patógenos de los vegetales y presentan lacaracterísticas de hidrolizar los enlaces oxídicos en puntos específicosde las unidades de ácido galacturónico, originando con esto doblesligaduras entre los carbonos 4 y 5 en unidades adyacentes a lo largo dela cadena de pectina, teniendo mayor afinidad sobre las de alto

metoxilo.

Pectatoliasas: Se producen por bacterias y actúan de manerasemejante a las pectintraseliminasas de los hongos distinguiéndose deestas últimas por su acción sobre pectinas de bajo metoxilo. (Badui,1993)


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U i id d A tó



Celulasas: Es un sistema complejo de enzimas quehidrolizan las uniones b (1-4) de los glucanos, como la

celulosa, produciendo celulodextrinas; se han utilizado paraablandar los tejidos celulósicos de frutas y hortalizas paraayudar a la rehidratación de diversos productos.

Se ha observado que los niveles de celulosa permanecenconstantes mostrando una ligera disminución en elablandamiento del tejido.


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U i id d A tó



PRETRATAMIENTO EN EL SECADO PARA LAMEJORA DE LA TEXTURA

Empleo de sales para el control y mejoramiento

de la textura en frutas y vegetales

• El uso de metales iónicos para la modificación de la texturade las frutas y vegetales ha sido investigado y empleado en losúltimos 60 años. (Mc Feeters, 1989).

• Kertesz y col.,(1940) aplicaron pequeñas cantidades de calciopara el mejoramiento de la firmeza en tomates enteros yenlatados encontrando que las muestras tratadas con calciopresentaron mayor resistencia a la desintegración que las

muestras control.


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U i id d A tó



• El calcio ha sido identificado como el principal componenteenlazante de los componentes de las células de las plantas(Molloy y Richards, 1971). Atribuyéndole esto a un

fortalecimiento del tejido por los enlaces que establece conlas moléculas del ácido pectínico formando matrices másrígidas en la lamela media y pared celular primaria. (Kertesz,1951 y Sterling 1963).

• El mantenimiento de la adhesión celular, puede serejercido por otros cationes divalentes como Mg++, Zn++, Sr++,Ba++ y Cu++.


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• Estos cationes divalentes presentan la desventaja de que sontóxicos (Zn++, Sr++, Ba++ y Cu++), mientras que el Mg++, presenta

la desventaja de que altera con facilidad el sabor de losproductos alimenticios a bajas concentraciones.

• El Ca++, ha sido aceptado por las agencias de regulación(FDA, USA), a ciertos niveles, de forma tal que no altere elsabor de los alimentos 0.4% como CaCl2.

• También es posible emplear lactato y galacturonato de calcio.


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Mecanismos de acción del calcio

• El Ca++, puede actuar al menos de dos formas en la cementación de lapared celular:

Este y otros cationes divalentes pueden servir como grupos de enlaceentre dos grupos carboxilos disociados, que pueden estar sobre lacadena de polímeros adyacentes, cadenas del ácido poligalacturónico,esto es algunas veces referido como enlaces salinos.

• El calcio puede actuar como un ión cargado el cual puede inducircoagulación o gelación; típico de macromoléculas por la alteración delos campos electrostáticos, repulsión-atracción; de tal forma que seincrementa la posibilidad de mantener juntas configuraciones estables através de las fuerzas de Vander Waals (Van Buren y Joslyn, 1970; VanBuren y Col. 1988).


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• Uno de los mecanismos que explican la relación que tiene elcalcio en conferir la rigidez de la pared celular es el modelo de “caja de huevo”, para la inclusión del calcio en la pared celular.

• En este modelo los iones calcio se ajustan entre dos cadenas deresiduos galactosilurónicos no esterificados, de tal forma que elcalcio actúa como agente quelante o secuestrante de los átomos deoxígeno de 4-galactosiluronato, presente en las dos cadenas degalacturonato, de esta manera el empaque de los iones calcio, se

asemeja a huevos en una caja compuesta de galacturonatos (Rees,1982; Grant y col., 1973; Poovaiah y col., 1988).

• La acción quelante resulta en enlaces cruzados de cadenas degalacturonato y el incremento de la adhesión celular.


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Figura 8.- Modelo “Caja de huevo” (egg-box), que muestra las

secuencias arregladas de la cadena de pectina con los iones calcio(Grant y Col., 1973).


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• Algunos estudios realizados han mostrado el efectointeractivo del calcio, con la actividad de la PME o convariaciones de la acidez por diferentes métodos con la

finalidad de acelerar y optimizar los procedimientos para lamejora de la textura.

• Dentro de los procedimientos para activar a la PME o

proporcionar las sales de calcio en algunos procesos seemplean las operaciones de escaldado que tradicionalmentese entiende que son para la inactivación de las enzimas de lostejidos vegetales.


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Operaciones de escaldado

Aspectos fundamentales del escaldado

• Cuando las materias primas frescas fueron empleadas para laindustria de la congelación de alimentos todas aquellasimplicaciones del escaldado fueron ampliamente investigadas.

• Este hecho fue probablemente asociado con aquellos vegetalesinadecuados para procesos de congelación que originaban unaserie de cambios deteriorativos durante el almacenamiento.

• El descubrimiento de los tratamientos térmicos como una acciónpara inactivar enzimas perjudiciales fue el inicio del desarrollo deuna gran variedad de técnicas.


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El escaldado como una operación de conservación es untratamiento térmico ligero que tiene por objeto la inactivaciónde enzimas tales como la peroxidasa, lipoxigenasas, ácido

ascórbico, oxidasas, entre otras.

Además de provocar eliminación de aire, fijamiento de color,disminución de la carga microbiana y reblandecimiento detejidos, facilitando las operaciones de empaque.

Esta operación se acopla a procesos tales como enlatado,congelación o deshidratación.


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Los tratamientos de escaldado debido a sus ventajas ydesventajas son considerados como un mal necesario en vistade una variedad de problemas relacionados con la calidad, talescomo, lixiviación de material soluble, consumo de agua,eficiencia térmica, etc.

Aún en procesos donde se emplean temperaturas bajas para laconservación de alimentos (congelación), algunas enzimaspueden causar cambios bioquímicos que contribuyen a una

pérdida del color y sabor, ejemplo de estos fenómenos es ladecoloración que sufren algunas frutas y vegetales por laconversión de clorofila a feofitina o el desarrollo de saboresindeseables como rancides (Heaton y Maragoni, 1996).


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Procedimiento de escaldadomás comerciales.

• Vapor

• Inmersión en agua


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Fellow, 1988; Steinbuch, 1989.

Criterio Agua Vapor

Consumo de agua y producción de contaminantes - +

Lixiviación - +Limpieza de vegetales escaldados + -

Regulación de temperatura + -

Intercambio de calor + -

Consumo de energía + -

Aplicación de aditivos + -Retención de color + -

Uniformidad del tratamiento térmico + -

Costo de inversión + -

Facilidad de limpieza y eserilización - +

Tabla 3.- Ventajas y desventajas del escaldado

convencional con agua y vapor.


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Pérdida de la estructura celular

Durante el secado de un material celular de alto contenido dehumedad , la humedad puede migrar a partir del protoplasma através de la membrana celular y alrededor de la pared celular.

La pérdida de la estructura celular puede inducir (facilitar elmovimiento de la humedad) o preservar (tejido intacto) si despuésde la rehidratación se requieren propiedades de textura similares altejido intacto.

Escaldado antes del secado desnaturaliza la membrana celular.Incrementándose la velocidad de secado.

CAMBIOS MICROESTRUCTURALES DURANTE ELSECADO


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Encogimiento

El encogimiento que sufre un alimento durante el secado afectaadversamente a la calidad.

En algunas frutas y vegetales el encogimiento es extensivo y afecta Lavelocidad de secado y a las propiedades físicas y funcionales delproducto.

Este cambio se produce durante el secado cuando se contrae la salidadel agua de las células, debido a que los gradientes de humedaddentro de sus partículas inducen tensiones microestructurales queconducen al encogimiento.


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La velocidad de remoción de agua influencia la extensión delencogimiento durante el secado de tejido alimenticios por convección.

Si la velocidad de remoción de agua es baja (secado lento), elesfuerzo interno es minimizado y el producto y la contracción es másuniformemente en forma global.

Si la velocidad de remoción de agua es alta (secado rápido), lasuperficie del sólido será más seca que el centro de la partícula,generándose una tensión permanente para mantener las dimensionesoriginales de la pieza, sin embargo se generan numerosas rupturasinternas y espacios vacíos.


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Perfiles de humedad interna durante el secado (Aguilera, 2002)

U ve s dad utó o a

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La absorción de agua por el producto seco así como la densidadse pueden controlar mediante la velocidad de secado

La contracción que sufre el tejido durante la deshidratación porconvección, y en el periodo lentos de velocidad decreciente seproducen algunos cambios microestructurales.

El encogimiento en frutas y vegetales ha sido relacionado a latransición vítrea de la matriz de los componentes solubles(azucares principalmente) y a el papel estructural de la paredcelular.

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Cambios en macromoléculas

La velocidad de secado puede afectarel estado final de los azucares.

Los tratamientos de deshidrataciónconducen generalmente a la forma

amorfa de los azucares debido a latemperatura y a la rápida velocidad desecado (Aguilera, 2002),

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Cambios en azucares

Los tratamientos de deshidratación

conducen generalmente a la formaamorfa de los azucares debido a latemperatura y a la rápida velocidad desecado

Lo anterior es debido a que durante el

proceso de remoción de humedad enel secado, se produce una mayorconcentración de azucares generandoarreglos cristalinos amorfos estables.

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INFLUENCIA DEL SECADO EN LAS PROPIEDADESESTRUCTURALESInterpretación de cambios estructurales durante el secado

Se han utilizado técnicasde microscópicas para ladescripción de lascaracterísticas demateriales alimenticiosdeshidratados

La microscopia de luz essimple pero una tecnicautil para mostrar loscambios a nivel celular

después del secado

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INFLUENCIA DEL SECADO EN LAS PROPIEDADESESTRUCTURALES

Interpretación de cambios estructurales durante el secado

Se ha empleado microscopia de luz para confirmar el daño y ruptura enla pared celular durante la deshidratación de apio con aire caliente y pre-tratado con glicerol

Mudahar y col. 1991. Evaluó la aplicación de biopolímeros durante elescaldado de zanahorias antes de la deshidratación, los cualespenetraron en los espacios intracelulares, ayudando a mantener laintegridad de la pared celular y la calidad del producto seco y el altogrado de rehidratación.

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Interpretación de cambios estructurales durante elsecadoHeredia y col. 2004. Evaluaron la aplicación de escaldado a temperaturasbajas en chile Anaheim y deshidratado a diferentes temperaturas

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Interpretación de cambios estructurales durante elsecado

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Textura

La retención de la textura después de la rehidratación, es por loregular uno de los principales requerimientos en la deshidratación

La gelatinización del almidón que ocurre entre 58-70ªC , produce unaruptura de la lamina media y separación celular marcada,manifestándose cambios pronunciado en la textura y propiedadesreológicas del producto.

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Rehidratación

La gran mayoría de los productos secos son consumidos después desu rehidratación

Las frutas y vegetales secos deberán de poseer dos característicaspropias de la rehidratación

Capacidad de absorción de agua rápida y uniforme

La habilidad de retener el agua en una forma similar al producto enun estado natural.

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Alteraciones de naturaleza química debidasal secado

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Reacciones típicas duranteel secado

Oxidación de grasas

Reacciones de obscurecimiento noenzimático

Actividad enzimática





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Reacciones de oxidación de lípidos

Factores que influyen en la velocidad de oxidación:

Contenido de humedad: los nutrientes liposolubles seencuentran en la materia seca del alimento por lo que noexperimentan concentración.

Tipo de sustrato.

Contenido de oxígeno.

Temperatura.


d Chih h




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Presencia de metales: actúan como catalizadores,estándisueltos en la fase acuosa del alimento y a medida que

el agua se elimina su reactividad aumenta y la oxidaciónse acelera.

Presencia de antioxidantes naturales.

Actividad enzimática.

Luz ultravioleta.

Contenido en proteínas y aminoácidos libres.


d Chih h



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Cómo eliminar las reacciones de oxidaciónde lípidos durante el secado

A alta temperatura (la formación de corteza y el pardeamiento

no enzimático son los factores limitantes). Al abrigo de la luz (evitar el secado solar directo en productos

que dan este tipo de reacciones). Disminuir las Aw (entre 0.2 y 0.5). Pretratamiento con antioxidantes. Reducir el nivel de oxígeno durante el procesado y el

almacenamiento.


d Chih h



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Pardeamiento enzimático

Productos más afectados: frutas y algunas hortalizas, harinas,especias y productos lácteos.

La actividad enzimática puede predecirse a partir de la isotermade sorción.

El secado llevado a cabo a Aw menores de 0.4 limita laactividad enzimática.


d Chih h



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Cómo limitar la aparición de estas reaccionesdurante el secado

Mediante un pretratamiento que permita detener las reaccionesantes del proceso como son:

El escaldado.

La adición de anhídrido sulfuroso o sulfitos o acidulantes(inhibidores de la acción enzimática en las fases previasal escaldado).


d Chih h



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Caramelización

Estas reacciones involucran únicamente a los carbohidratos

Los requerimientos de energía son altosLa temperatura debe exceder a la del punto de fusión de losazúcares, por lo que la ocurrencia de la pirólisis es menor que lareacción de Maillard.

No obstante, los requerimientos energéticos pueden serdisminuidos por:

AlcalisÁcidos carboxílicos y sus salesIones fosfatoIones metálicos (especialmente Fe y Cu)


d Chih h



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Reacciones de Maillard

Productos más afectados: frutas, productos cárnicos y productos

lácteos.

La reacción se ve favorecida mientras más ácido sea el producto(rico en vitamina C).

También favorecen la reacción la presencia de azúcares reductores,proteínas, metales y oxígeno.


de Chihuahua



de Chihuahua


Como limitar la aparición de lasreacciones de Maillard

Emplear Aw por debajo de 0.5

Que la temperatura del producto permanezca a niveles inferiores a50-55ºC (valor que depende del producto).

Puede ser aconsejable el empleo de acidulantes o sales antes o

después del secado para disminuir la velocidad de estasreacciones.


de Chihuahua



de Chihuahua


• En general, los ácidos promueven las reacciones de

deshidratación, resultando en la formación de derivados

del furfural.

C1,2-enediol

HC-OH

COH

CHOH

CHOH

HC=OH

COH

CH

CHOH

HC=O

C=O

CH2

CHOH

HC=O

C=O

CH

CH

CHOR O

-OH -H2O -H2O

-H2O

ciclización

3-deoxiosulosa

Osulos-3-ene

2-furaldehidoR = CH2OH =

5-hidroximetil-2-

Furaldehído (HMF)

1,2-enediol 3-deoxiosulosa

Osulos-3-ene

2-furaldehido


de Chihuahua



de Chihuahua


Osulos-3-ene

Las condiciones alcalinas favorecen la formación del 2,3

enol.

Esta reacción permite la isomerización de D-glucosa en

fructosa y manosa

La fragmentación de la molécula de 1,2 enol puede llevar a la

producción de compuestos de tres carbonos.

Los compuestos de tres carbonos conducen, a su vez, a una

serie de reacciones intramoleculares y a la formación de

pigmentos café a través de numerosas reacciones de

condensación y polimerización.


de Chihuahua



de Chihuahua


Osulos-3-eneLa reacción de Maillard, también referida como oscurecimiento noenzimático, es de hecho una serie compleja de reacciones que se llevana cabo entre aminas, generalmente de las proteínas, y compuestoscarbonilos, generalmente azúcares, especialmente glucosa, fructosa,maltosa o lactosa.

Las consecuencias de estas reacciones incluyen la formación de

muchos productos, la mayoría de los cuales tienen impacto en el sabor yapariencia de los alimentos cocidos.

Oscurecimiento no enzimático


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PASO INICIAL: Reacción entre un azúcar reductor y una

amina primaria hasta la formación de un N-glicósido:

La reacción sucede en varios pasos:


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Rearreglo de AmadoriReacción de isomerización catalizada por álcali


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Reacciones de los productos intermediosSu concentración depende de las condiciones de la reacción (pH,temperatura y tiempo), y tienen un impacto final sobre el color, sabor yaroma del alimento ya que posteriormente se involucran en laformación de otros productos.


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Etapa final

Las deoxiosonas son dicarbonilos reactivos que danlugar a otros productos secundarios

Furanosas, pentosas y hexosas:

Las pentosas pueden posteriormente reaccionar con aminas para

producir compuestos anaranjados que influyen en el color de losalimentos:


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Reacción de StreckerSe refiere a la reacción entre dicarbonilos -como las deoxiosonas- y aminRequiere de alta temperatura.

Imparte sabores extraños


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RESUMEN DE LA REACCION DE MAILLARDTipos generales de productos y consecuencias de esta reacción:

Productos insolubles color café, „melanoidinas‟, los cuales tienenestructuras, pesos moleculares y contenido de nitrógeno variables.

Compuestos volátiles que contribuyen al aroma asociado a cocido demuchos alimentos.

Compuestos saborizantes, con frecuencia amargos.

Compuestos reductores que pueden ayudar a prevenir el deteriorooxidativo, aumentando la estabilidad del alimento.

Formación de compuestos mutagénicos.

Pérdida de aminoácidos esenciales.


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Como limitar la aparición de lasreacciones de Maillard

Emplear Aw por debajo de 0.5

Que la temperatura del producto permanezca a niveles inferiores a50-55ºC (valor que depende del producto).

Puede ser aconsejable el empleo de anhídrido sulfuroso sales o

ácidos antes del secado para disminuir la velocidad de estasreacciones.


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Otras alteraciones químicas que ocurrendurante el secado

Pérdida de vitaminas (mayores si el secado se hace sininactivación enzimática). Tiamina: ocurre mayor pérdida a mayor temperatura de

secado. Riboflavina y niacina: alcanzan su sobresaturación durante

el secado y precipitan, por lo que la pérdida no es grande. Vitamina C: desaparece totalmente ya que es muy sensible

a altas temperaturas en condiciones de alta humedad. Vitaminas liposolubles: estables a la oxidación y al calor.

Pérdidas menores al 5-10%


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La deshidratación no cambia sustancialmente el valor biológicoy la digestibilidad de las proteínas de la mayoría de los

alimentos.

Cambios de color (alteración de carotenoides, clorofila,antocianinas, etc).


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de C ua ua


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Efecto de la temperatura de secado sobre lavitamina C

Es la más inestable y lábil de las vitaminas, por lo que se ha utilizadocomo índice de retención de nutrientes.

La velocidad de degradación de la vitamina está asociada a lavelocidad de eliminación de agua.

Ruta principal de degradación (oxidación):

ácido ácido ácidoascórbico dehidroascórbico 2,3-dicetogulónico


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Osulos-3-ene Si existen condiciones el ácido 2,3-dicetogulónico produceanhídrido carbónico y furfural.

Por polimerización el furfural forma las melanoidinas.

Este mecanismo se complica si hay azúcares reductores yaminoácidos.

Aparte de la pérdida nutricional se generan olores indeseables yun oscurecimiento.


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Osulos-3-ene La vitamina C se mantiene disuelta hasta que el contenido de

agua del alimento es muy bajo (por efecto del secado).

La vitamina reacciona con los solutos a mayor velocidadconforme se lleva a cabo el secado (concentración de sólidos).

Otros factores que favorecen la oxidación de la vitamina son:

pH, disponibilidad de oxígeno, metales, actividad acuosa ypresencia de riboflavina.


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Factores que evitan la pérdida de vitamina C

La vitamina es más estable a pH ácido y en Aw bajas.

En ausencia de oxígeno resiste altas temperaturas.

El escaldado puede ayudar debido a la inactivación de enzimas.

En Aw menores de 0.4 los metales no catalizan la destrucciónde vitamina C.


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Osulos-3-ene Tiempos de deshidratación cortos.

Sulfitación de las frutas.

Evitar altas temperaturas, los metales y el oxígeno.

Los procesos térmicos se pueden diseñar para optimizar laeficiencia del calentamiento sin afectar las vitaminas (valores deD 121 y z grandes y Ea baja).


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