QU

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QUÍMICA DE LAS FRUTAS

• 1. TIPOS DE FRUTAS Y FRUTOS SECOS (tablas)
• 2. COMPONENTES QUÍMICOS
• 3. METABOLISMO TRAS LA RECOLECCIÓN

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2. COMPONENTES QUÍMICOS(tabla)

• COMPONENTES MAYORITARIOS- Agua- Azúcares-
  Ácidos
• COMPONENTES MINORITARIOS- Influyen en aceptación
  organoléptica Colorantes Aromas-
  Influyen en propiedades nutritivas
  Vitaminas Minerales- Influyen en
  textura y consistencia Pectinas- Además
  Lípidos Proteínas

bajo en pulpa, sí en semillas
3
En frutos secos (tabla)- agua lt 10-
componentes N aprox. 20- lípidos aprox. 50
2.1. AZÚCARES- Principales monosacáridos
glucosa (frutas de hueso drupas) fructosa
(frutas de pepita pomos)- Otros monosacáridos
xilosa arabinosa- Oligosacáridos
sacarosa rafinosa-Sorbitol (en drupas y
pomos, no en platano y piña)
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REACCIONES QUÍMICAS MÁS IMPORTANTES DE LOS
AZÚCARES 1. Reducción a polialcoholes 2.
Oxidación a ácidos glucónicos, glucáricos y
glucurónicos 3. Tratamiento con ácidos 4.
Caramelización 5. Reacciones de Maillard o
pardeamiento no enzimático
5
1. REDUCCIÓN A POLIALCOHOLES
- CARACTERISTICAS 1) COMPUESTOS EDULCORANTES 2)
DISMINUYEN LA aw 3) HUMECTANTES 4) INHIBEN LA
CRISTALIZACIÓN 5) DAN CONSISTENCIA DE JARABE 6)
MEJORAN LA HIDRATACIÓN DE ALIMENTOS DESECADOS.
6
2. OXIDACIÓN A ÁCIDOS
7
(No Transcript)
8
3. TRATAMIENTO CON ÁCIDOS
Q/ác. minerales
Deshidratan y ciclan
Derivados del furano
Pentosas FURFURAL
Producto industrial que se obtiene de los
residuos agrícolas
Hexosas (HMF)

• Zumos de frutas y otros alimentos
• Q (pasteurización)
• ??? tiempos almacenamiento

Índice Envejecimiento
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4. CARAMELIZACIÓN
COMPUESTOS DE COLOR PARDO CON AROMA A CARAMELO
JARABES DE AZÚCAR
El proceso puede ser conducido a la producción de
más cantidad de AROMA o de COLOR
- Fuerte fragmentación- Producción de compuestos
aromáticos
JARABES DE SACAROSA
H2SO4 / Q
- Polimerizaciones - Intenso color caramelo
JARABES DE GLUCOSA
NH3
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5. REACCIONES DE MAILLARD O PARDEAMIENTO NO
ENZIMÁTICO

• Conjunto de reacciones catalizadas por ácidos y
  bases, que comienzan con un ataque nucleofílico
  de los e- del par libre del N amínico (de
  PROTEÍNAS, PÉPTIDOS, AMINOÁCIDOS O AMINAS) al
  grupo carbonilo de un ázucar (monosacárido). Como
  intermedio se forman moleculas con un N básico,
  que finalmente da lugar a la formación de
  MELANOIDINAS (pigmentos pardos)

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• AFECTAN PRINCIPALMENTE A

- alimentos almacenados, especialmente
desecados - alimentos sometidos a tratamientos
térmicos pasteurización, esterilización,
tostado... - cocinado de los alimentos de muy
diversas formas.

• CONDICIONES FAVORABLES

- coexistencia de azúcares reductores y grupos
NH2- elevadas temperaturas- actividad de agua
0.6-0.8
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• CONSECUENCIAS

- pardeamientos - aromas a tostado - pérdida de
aa esenciales (lys, met,...) - compuestos
tóxicos derivados de la pirazina - a veces
coloraciones y aromas no deseados

• SE PRODUCE DURANTE

- almacenamiento (principalmente alimentos
desecados) - tratamientos térmicos
(esterilización, pasteurización...) - cocinado
(frito, asado...)
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Ejemplo
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OTROS PRODUCTOS PRIMARIOS
TRANSPOSICIÓN DE AMADORI
NH
1 - AMINO -1 - DESOXICETOSA
ENAMINOL
ALDOSILAMINA
TRANSPOSICIÓN DE HEYNS
Leche en polvo Frutas desecadas (melocotón,
albaricoque) Extractos hígado Verduras desecadas
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TAUTOMERÍA CETOENÓLICA
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Los compuestos formados en las transposiciones de
Heyns y de Amadori, y las glucosilaminas
(productos intermedios de las reacciones de
Maillard) conducen a la FORMACIÓN DE
MELANOIDINAS - cantidad variable de N
- distinto Pm - distintas
solubilidades en agua
MODELO PARA LA FORMACIÓN DE MELANOIDINAS
MELANOIDINAS
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LAS MELANOIDINAS

• PROPORCIONAN LOS COLORES PARDO-ROJIZOS O
  PARDO-OSCUROS CARACTERÍSTICOS DE LAS REACCIONES
  DE MAILLARD.
• SON HEPATOTÓXICAS SI SE INGIEREN A ? DOSIS ?
  NO SUELE DARSE.
• EN DETERMINADAS OCASIONES PUEDEN INTERACCIONAR
  CON LOS NITRITOS DE LOS ALIMENTOS PARA
  FORMAR NITROSAMINAS ? ? CANCERÍGENAS.

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MEDIDAS PARA EVITAR LAS REACCIONES DE MAILLARD EN
LA MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE ALIMENTOS
4) UTILIZACIÓN DE AZÚCARES NO REDUCTORES
5) ADICIÓN DE SULFITO Bloquea los grupos
carbonilo y el compuesto ya no puede entrar en
la secuencia de reacción.
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REACCIONES DE MAILLARD DESEADAS

• En muchas ocasiones las reacciones de Maillard
  son deseables y se realizan a nivel industrial.

• MALTOL

- Producto de las reacciones de Maillard, gran
interés. - Potencia el sabor dulce y
proporciona aroma a caramelo.

• Hay una serie de reacciones perfectamente
  estudiadas para la obtención de diversos aromas

• ESTAS REACCIONES SE LLEVAN A CABO A NIVEL
  INDUSTRIAL

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2.2. ÁCIDOS

• Hidroxiácidos no fenólicos más importantes-
  málico en pomos y drupas - cítrico en bayas y
  frutas tropicales- quínico- otros shiquímico,
  succínico, tartárico (en uva y aguacate),
  isocítrico (en mora)... Aumentan en las
  primeras fases de desarrollo del fruto y
  disminuyen durante la maduración ( cítrico muy
  rápidamente)

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Ácido málico
Ácido cítrico
Ácido quínico
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• Ácidos fenólicos (hidroxicinámicos)- Se
  encuentran en forma de ésteres, p.e. ácido
  clorogénico (ácido cafeico esterificado con ácido
  quínico)- Mas abundantes en frutas verdes
  (piel)- Disminuyen a lo largo de la maduración-
  Responsables de la astringencia- Responsables
  del pardeamiento enzimático

ac. p-cumárico RRHac. cafeico ROH
RHac. ferúlico R OMe R Hac.sinápico
RROMe
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PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO
PFO
COMPUESTOS FENÓLICOS(p.e. ac. fenólicos)
MELANOIDES
también antocianos, flavonoides, catequinas...
PFO POLIFENOLOXIDASA Oxidorreductasa Metal
oenzima (Cu 2) pH óptimo 5-7
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PFO
PFO
MONOFENOL
QUINONA
O-DIFENOL
polimerización
POLÍMEROS
oxidación no enzimática
HIDROXIQUINONA
MELANOIDES (coloreados)
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CONTROL DEL PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO

• 1. Inactivación de la PFO escaldado o
  pasteurización (zumos)
• 2. Incorporación de agente reductores ac.
  ascórbico, bisulfito
• 3. Disminución pH inmersión en agua ligeramente
  acidulada (también evita contacto con O2 y
  penetración de O2 en tejidos)
• 4. Agentes secuestrantes eliminan Cu 2- ac.
  cítrico acidificante y secuestrante- ac.
  ascórbico acidificante, secuestrante y reductor
• 5. En zumos----gt micropulverización de CO2
  supercrítico a presión

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2.3. POLISACÁRIDOS

• a) Almidón
• b) Celulosa- compuesto orgánico natural más
  abundante- componente fundamental de la pared
  celular- polímero de glucosa b (1--gt 4)-
  estructurado en fibras cementadas por
  hemicelulosas, pectinas y ligninas
• c) Hemicelulosas- estructura variable polímeros
  de xilosa, arabinosa, ac. glucurónico y hexosas-
  contribuyen a la firmeza de las frutas - se
  hidrolizan al madurar
• d) Pectinas

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d) PECTINASForman parte de la pared celular
vegetalSon esteres metílicos del ácido
poligalacturónico Importancia en zumos

• En fabricación de zumo se incorpora parte de
  pulpa (fibra celulósica, pectinas, partículas
  lipídicas).

• La ? y la turbiedad dependen de
• ? ? y grado de polimerización de la pectina.
• pH
• sales de Ca2.

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TIPOS DE PECTINAS
29
(No Transcript)
30
ENZIMAS PECTOLÍTICAS
A) Poligalacturonasas (PG) y Pectinliasas
(PL) Rompen los enlaces glicosídicos B)
Pectinmetilesterasa (PME) Hidrolizan los enlaces
éster de los grupos carboxílicos esterificados
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A) Poligalacturonasas (PG) y Pectinliasas (PL)
(hidrolasa)
(liasa)
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B) Pectinmetilesterasa (PME)
Pectinas y PME residen principalmente en la pulpa.
Zumo Natural (pérdida de Nube,
clarificación)
Zumo concentrado (Gelificación y al rediluirse
falta la Nube)
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(No Transcript)
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OBTENCIÓN Y APLICACIÓN DE PECTINAS

• A partir de corteza de naranja y residuos de la
  elaboración del zumo, por extracción con H
  diluidos/Q e insolubilización con alcohol.
  También a partir de residuos de elaboración de
  zumo de manzana o de remolacha azucarera
• Durante almacenamiento se degradan ? grado de
  polimerización e índice de metoxilo (cuanto menos
  degradadas cotizadas)
• Importancia industrial Forman Geles

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2.4. VITAMINAS Fundamentalmente A y C
(tabla)VITAMINA C

• Va disminuyendo su contenido de la piel hacia
  dentro
• Disminuye durante la maduración
• Pérdidas de vit C en procesos industrialesa)
  lavado en general - de frutas troceadas -
  escaldado en agua caliente - líquido de
  gobierno - escaldado en vapor (lt pérdida)b)
  pelado químico (NaOH, detergentes...) se produce
  pérdida de capas externasc) oxidación -
  importante eliminar O2 desaireación -
  importante eliminar metales

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Degradación
Factores que influyen en la degradación P
parcial O2, pH, Tª, Cu2 o Fe2
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• En fabricación industrial se inhibe su
  degradación por
• Desaireación a vacío.
• Pasteurización rápida.
• Concentración a Tª ambiente
• Conservación a bajas Tª.

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2.5. AROMAS

• Mezcla compleja de sustancias volátiles, algunas
  en bajo pueden contribuir en gran medida al
  aroma de determinada fruta (compuesto carácter
  impacto)
• Químicamente son ésteres, aldehídos, cetonas,
  alcoholes, ácidos, lactonas, terpenoides...
• Tradicionalmente difíciles de detectar.
  Actualmente con cromatografía GL espectrografo
  de masas ---gt fácil
• Pérdida de aromas en los procesos industriales
  por evaporación o alteración por calor---gt
  adición de aromas- artificiales obtenidos por
  síntesis o comp. no naturales que imitan otros
  aromas- naturales p.e citral obtenido por
  destilación

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3. METABOLISMO TRAS LA RECOLECCIÓN

• Mientras la parte comestible está unida a la
  planta madre ---gt FOTOSÍNTESIS
• Cuando la parte comestible está separada de la
  planta madre ---gt PROCESOS RESPIRATORIOS- La
  sacarosa y el almidón son las principales
  reservas que se consumen vía respiración ---gt
  oxidación de azúcaresC6H12O6 6O2

6CO2 6H2O (se obtiene también calor y ATP)
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• La ruta metabólica completa tiene dos víasa)
  GLICOLISISPiruvato ---gt Acetil CoA ---gt C.
  Krebsb) VÍA PENTOSA FOSFATOse incorpora en un
  punto de la cadena de la glicolisis ---gt C.
  Krebs. En esta ruta - hay descarboxilación -
  30 de plantas siguen esta vía (según tejido y
  planta)
• Existe una relación directa entre respiración
  posrecolección y senescencia ---gt importancia de
  la respiración posrecolección

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3.1. RESPIRACIÓN POSRECOLECCIÓN

• Medida CO2 desprendido/kg fruta/ h- valor
  elevado ---gt disminuye la vida en almacén
• CLIMATERIOLa intensidad respiratoria de las
  frutas disminuye durante su desarrollo y también
  después de la recolecciónEn algunas frutas
  (climatéricas) existe un aumento de la
  respiración hasta un máximo (pico climatérico)
  que luego disminuye al comenzar la senescencia
• Las frutas no climatéricas maduran más lentamente
• En el climaterio ---gt se inician cambios
  bioquímicos con producción de etileno que
  implican un aumento de la respiración ---gt
  MADURACIÓN

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Modelo climatérico de respiración
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• La maduración se da- en el árbol proceso más
  lento, mejor calidad- en posrecolección aumento
  de rentabilidad
• Los cambios producidos en el climaterio afectan a
  - color- textura- sabor- aroma- síntesis de
  ARN y de proteínas

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La actividad respiratoria depende de

• a) temperatura un aumento de 10ºC duplica o
  triplica la actividad respiratoriaEste
  incremento se puede expresar como Q10 v reacc.
  a det tª/ v reacc. a tª -10 (valores normales
  1-2)
• b) Presión parcial de los gases

Control de la actividad respiratoria
a) temperatura- la disminución de tª produce
en las frutas climatéricas una disminución en la
intensidad de respiración y un retraso en su
aparición
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• b) presión parcial de O2 y CO2- reducción de Pp
  O2lt 21- incremento Pp CO2gt 0.03
• c) agentes químicos- tratamiento indirecto
  disminuir etileno en cámara- tratamiento
  directo ciclohexiimida (inhibe la síntesis
  proteica que se produce durante la maduración)
• d) control enzimático- cuando aumenta
  respiración ---gt aumenta síntesis de proteínas
  (enzimas), con el consiguiente aumento en
  síntesis de RNA y velocidad de transcripción ---gt
  se puede controlar por d.1. regulación de la
  síntesis proteica con ciclohexiimida d.2.
  incorporar por ingeniería genética los genes
  responsables de los inhibidores enzimáticos

reducen la actividad respiratoria
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3.2. CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA MADURACIÓN Y EL
CLIMATERIO (se producen tanto en el árbol como en
posrecolección y se aceleran en el climaterio)

• 3.2.1. AZÚCARES- se produce aumento de azúcares
  reductores y de sacarosa, que coincide con la
  hidrólisis del almidón
• 3.2.2. COMPONENTES DE LA PARED CELULARa)
  Pectinas- protopectina insoluble -----gt pectina
  soluble (la pectina total no varía)- en
  sobremaduración (actividad PG y PE) pectina
  soluble ------gt ac. galacturónico ( disminuye la
  pectina total) textura arenosa (manzana,
  pera...) desmetilación dela pectina grado de
  esterificación 85 al 40 (pera, melocotón,
  aguacate...)

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b) Celulosa y hemicelulosa- aumenta actividad
enzimática (celulasas y hemicelulasas)---gt
liberación de azúcares- se pasa de un producto
insoluble a otro soluble ---gt cambios en textura

• 3.2.3. ALMIDÓN- durante desarrollo en el árbol
  aumenta almidón dando consistencia a los
  frutos- tras la recolección, durante
  almacenamiento ---gt desaparece
• 3.2.4 ÁCIDOS- disminución ácidos alifáticos-
  disminución ácidos fenólicos- excepto limón
  aumento de ácidos en la maduración

disminuye sabor agrio equilibrio dulzor- acidez
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• 3.2.5. COLORANTESVerde
• 3.2.6. AROMAS.- aparición de aromas típicos de
  cada fruta en maduración, acelerado en
  climaterio- depende de factores externos
  tª variaciones de tª día /noche (sometidos a
  ciclo día/noche producen 60 de comp. volátiles
  más que a tª cte 30ºC)

Otro color
disminuye clorofila síntesis de
carotenoides síntesis de antocianos (activada
por la luz)
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Las pautas biosintéticas de los aromas son
conocidas en algunos casos I. oxidación de ácidos
grasos ------gt aldehídos II. ruta del ácido
mevalónico ---gt terpenoidesIII. desaminación y
descarboxilación de aminoácidos ------gt
aldehídos ----gt alcoholes , ácidos y ésteres
50

• 3.2.7. PROTEÍNAS- aumentan al comienzo del
  almacenamiento, después disminuyen lentamente-
  en el climaterio-----gt aumenta la actividad
  enzimática (hidrolasas, enzimas glicolíticas,
  transaminasas, peroxidasa..)
• 3.2.8. LÍPIDOS- poco conocido, principalmente
  cambios en fosfolípidos - aumenta la
  concentración de ceras (máxima en pico
  climatérico)
• 3.2.9. VITAMINA C- disminuye cuando la fruta
  madura en el árbol- disminuye en
  almacenamiento- la pérdida depende de la
  temperatura ( poca pérdida a 0ºC)