República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular Para la Educación Universitaria

Universidad Nacional Experimental de los Llanos Occidentales Ezequiel ZamoraCiencia del Agro y del MarIngeniería Agroindustrial

Acarigua-portuguesa

Integrantes:Correa Deyanira C.I:19.282.549

D’Agnese Dioselyn C.I: 23.580.627Semestre V Sección “B”Prof. Ing. Peter Barrios

Acarigua, Mayo de 2013

Introducción

La utilización empírica de preparaciones enzimáticas en la elaboración de alimentos es muy antigua. El cuajo, por ejemplo, se utiliza en la elaboración de quesos desde la prehistoria, mientras que las civilizaciones precolombinas ya utilizaban el zumo de la papaya. Sin embargo, hasta 1897 no quedó totalmente demostrado que los efectos asociados a ciertos materiales biológicos, como el cuajo o las levaduras pudieran individualizarse en una estructura química definida, llamada enzima, aislable en principio del organismo vivo global. Desde hace unas décadas se dispone de enzimas relativamente puros y con una gran variedad de actividades susceptibles de utilizarse en la elaboración de alimentos. Los progresos que están realizando actualmente la ingeniería genética y la biotecnología permiten augurar un desarrollo cada vez mayor del uso de los enzimas, al disponer de un suministro continuo de materiales con la actividad deseada a precios razonables.

La utilización de enzimas en los alimentos presenta una serie de ventajas, además de las de índole económica o tecnológica. La gran especificidad de acción que tienen los enzimas hace que no se produzcan reacciones laterales imprevistas. Asimismo se puede trabajar en condiciones moderadas, especialmente de temperatura, lo que evita alteraciones de los componentes más lábiles del alimento. Desde el punto de vista de la salud, puede considerarse que las acciones enzimáticas son, en último extremo, naturales. Además los enzimas pueden inactivarse fácilmente cuando se considere que ya han realizado su misión, quedando entonces asimilados al resto de las proteínas presentes en el alimento.

Cuando se consume un alimento, la interacción de las sensaciones sápidas, olorosas y textuales producen una sensación global que como mejor se expresa es con la palabra inglesa “flavour”.

El flavour es el resultado de la acción de compuestos que se dividen en dos grandes clases: responsables del sabor y responsables del olor, estos últimos también designados sustancias aromáticas.

El hombre, como la gran mayoría de las especies animales está provisto de quimiorreceptores, es decir, de células capaces de reaccionar con las moléculas y transmitir esta información a los centros nerviosos centrales.

A continuación, se explicara con más amplitud qué es una enzima, cómo trabaja y también qué es un flavor a nivel de la industria alimentaria.

Enzimas

Una enzima es una molécula proteica que interviene en todas las reacciones de degradación o de síntesis que se dan en la célula. Las enzimas son de acción específica ya que actúan exclusivamente catalizando un tipo de reacción química. Es un biocatalizador porque acelera la velocidad de las reacciones químicas, actúan en pequeñas cantidades y permanece inalterada después de la reacción donde participa. Ejemplo, las oxidasas solo actúan catalizando reacciones de oxidación.

Nomenclatura de las enzimas

Antiguamente las enzimas fueron nombradas atendiendo al substrato sobre el que actuaban, añadiéndole el sufijo -asa o haciendo referencia a la reacción catalizada. Así tenemos que la ureasa, cataliza la hidrólisis de la urea; la amilasa, la hidrólisis del almidón; la lipasa, la hidrólisis de lípidos; la ADNasa, la hidrólisis del ADN; la ATPasa, la hidrólisis del ATP, etc.

Clasificación de las enzimas

Debido al gran número de enzimas conocidas en la actualidad, se ha adoptado una clasificación y nomenclatura más sistemática, en la que cada enzima tiene un número de clasificación que la identifica.

1. Oxidorreductasas: Reacciones de transferencia de electrones. 2. Transferasas: Transferencia de grupos funcionales. Ej. UDP-glucosa-

fructosa-glucotransferasa. 3. Hidrolasas: Reacciones de hidrólisis. Ej. lipasa, proteasa, celulasa. 4. Liasas: Adición a dobles enlaces. Ej. carboxilasa, fenilalanina

amonioliasa. 5. Isomerasas: Reacciones de isomerización, Ej. fosfoglucosa isomerasa.6. Ligasas: Se conocían como sintetasas. Participan en la formación de

enlaces con hidrólisis de ATP.

Coenzimas

Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas que transportan grupos químicos de una enzima a otra. Algunos de estos compuestos, como la riboflavina, la tiamina y el ácido fólico son vitaminas (las cuales no pueden ser sintetizados en cantidad suficiente por el cuerpo humano y deben ser incorporados en la dieta). Los grupos químicos intercambiados incluyen el ion hidruro (H-) transportado por NAD o NADP+, el grupo fosfato transportado por el ATP, el grupo acetilo transportado por lacoenzima A, los grupos formil, metenil o metil

transportados por el ácido fólico y el grupo metil transportado por la S-Adenosil metionina.

Debido a que las coenzimas sufren una modificación química como consecuencia de la actividad enzimática, es útil considerar a las coenzimas como una clase especial de sustratos, o como segundos sustratos, que son comunes a muchas enzimas diferentes. Por ejemplo, se conocen alrededor de 700 enzimas que utilizan la coenzima NADH.

Las coenzimas suelen estar continuamente regenerándose y sus concentraciones suelen mantenerse a unos niveles fijos en el interior de la célula: por ejemplo, el NADPH es regenerado a través de la ruta de las pentosas fosfato y la S-Adenosil metionina por medio de la metionina adenosiltransferasa. Esta regeneración continua significa que incluso pequeñas cantidades de coenzimas son utilizadas intensivamente. Por ejemplo, el cuerpo humano gasta su propio peso en ATP cada día.

Las enzimas y los alimentos

Las enzimas se encuentran en todos los seres vivos y son piezas esenciales en su funcionamiento. Desde el punto de vista bioquímico son proteínas que actúan como aceleradores de las reacciones químicas, de síntesis y degradación de compuestos. Una de las características más sobresalientes de las enzimas es su elevada especificidad. Esto quiere decir que cada tipo de enzima se une a un único tipo de sustancia, el sustrato, sobre el que actúa.

Las enzimas tienen muchas aplicaciones en diversos tipos de industrias, entre las que se destaca la alimenticia. En algunos casos, como la obtención de yogur, o la producción de cerveza o de vino, el proceso de fermentación se debe a las enzimas presentes en los microorganismos que intervienen en el proceso de producción. Sin embargo, otros procesos de producción de alimentos, pueden realizarse mediante la acción de las enzimas aisladas, sin incluir a los microorganismos que las producen. 

Desde hace unas décadas se dispone de enzimas relativamente puras extraídas industrialmente de bacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantas y los animales y con una gran variedad de actividades para ser utilizadas en la elaboración de alimentos. 

Actualmente, la ingeniería genética contribuye a la biosíntesis de enzimas recombinantes de gran pureza, que aportan mayor calidad al producto final, y optimizan los procesos de producción de alimentos. Los progresos que se están

realizando actualmente en esta área permiten augurar el desarrollo cada vez mayor del uso de enzimas en la industria alimenticia.

La importancia de las enzimas en la industria de los alimentos radica en las siguientes propiedades:

Son indicadores de la eficiencia de los procesos térmicos utilizado en la elaboración de un producto.Porque mejoran propiedades sensorialesMejoran y aumentan la calidad de un producto en cuanto su valor nutritivoSirven como estabilizadoresSon simuladores de sabor y colorSe utilizan para aprovechar subproductos agroindustriales.

En forma más genérica se utilizan como indicadores las enzimas en la industria de los alimentos como:

Indicadores en los procesos térmicos, un ejemplo claro es en la leche, debido a su sensibilidad el calor permite el control del calentamiento de la leche en la zona de las temperaturas de pasterización (fosfatasa alcalina, peroxidasa, acetilestearasa).Coadyuvantes en la trasformación de los procesos térmicos.

Operaciones que se pueden realizar en la industria alimentaria con la ayuda de enzimas.

Reducción de viscosidad (Alimentos para bebes).Eficiencia en los procesos de extracción (Aceites esenciales).Desarrollo de Aroma y sabor (Vinos y lácteos).Realizar síntesis química (Aspartame).Modificar propiedades funcionales de materias primas (Solubilización de proteínas).Modificar las propiedades nutrimentales de los alimentos (Alimentos para fenilcetonuricos).

Algunos alimentos en los que se emplean enzimasGaseosas, conservas de frutas, repostería.

Estos alimentos se endulzan con jarabes de glucosa y fructosa que antiguamente se obtenían por la ruptura del almidón de maíz al tratarlo con ácido. Actualmente esta práctica ha sido casi totalmente desplazada por la acción enzimática, que permite obtener un jarabe de glucosa de mayor calidad y a menor costo. Los enzimas utilizados son las alfa-amilasas y las amiloglucosidasas. La

glucosa obtenida puede transformarse luego en fructosa, otro azúcar más dulce, utilizando la enzima glucosa-isomerasa.

Leche y derivados 

El cuajo del estómago de los rumiantes es un componente esencial en la elaboración de quesos ya que contiene dos enzimas digestivas (quimosina y pepsina), que aceleran la coagulación de la caseína, una de las proteínas de la leche. Otra enzima utilizada es la lactasa cuya función es degradar la lactosa, un azúcar compuesto por unidades de glucosa y de galactosa. Muchas personas sufren de trastornos intestinales al consumir leche ya que carecen de la lactasa y, en consecuencia, no pueden digerirla adecuadamente. Para superar esta dificultad, desde hace unos años se comercializa leche a la que se le ha añadido la enzima lactasa que degrada la lactosa. También es utilizada en la fabricación de dulce de leche, leche concentrada y helados al impedir que cristalice la lactosa durante el proceso.

Pan

En la industria panadera se utiliza la lipoxidasa, una enzima que actúa como blanqueador de la harina y contribuye a formar una masa más blanda, mejorando su comportamiento en el amasado. Generalmente se la añade como harina de soja o de otras leguminosas, que la contienen en abundancia.También se utilizada la amilasa que degrada el almidón a azúcares más sencillos que pueden ser utilizados por las levadura en la fabricación del pan. También se emplean proteasas para romper la estructura del gluten y mejorar la plasticidad de la masa, principalmente en la fabricación de bizcochos.

Cerveza

Al igual que en la fabricación del pan el uso de amilasas que degradan el almidón, presentes en la malta, es fundamental en la fabricación de la cerveza. También se emplea la enzima papaína para fragmentar las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración.

Vinos

Uno de los problemas que se pueden presentar en la fabricación de vinos es la presencia del hongo Botrytis cinerea que produce beta-glucanos, un polímero de glucosa que pasa al vino y entorpece su clarificación y filtrado. Este problema se soluciona añadiendo enzimas con actividad beta-glucanasa que lo degradan. También se utilizan enzimas para mejorar el aroma, las cuales liberan los terpenos de la uva, dándole un mejor bouquet al vino.

Jugos concentrados

A veces la pulpa de las frutas  y restos de semillas hacen que los jugos concentrados sean turbios y demasiado viscosos, lo que ocasiona problemas en la extracción y la concentración. Este efecto se debe a la presencia de pectinas, que pueden degradarse por la acción de enzimas pectinasas presentes en el propio jugo o bien obtenidas y añadidas de fuentes externas.

Enzimas en la industria alimenticia

La siguiente tabla resume algunos ejemplos de enzimas que se emplean en diferentes procesos de la industria alimenticia:

INDUSTRIA ENZIMAS USOS

Láctea-Tripsina-Lactasa

Enmascara el gusto a óxido. Fabricación de leche delactosada, evita la cristalización de leche concentrada.

Quesería-Quimosina (renina)-Lactasa-Lipasa

Coagulación de las proteínas de la leche (caseína). Influencia en el sabor y aceleración de la maduración.

Helados-Lactasa-Glucosa-isomerasa

Evita la textura “arenosa” provocada por la cristalización. Permite la utilización de jarabes de alta fructosa.

Cárnicas-Papaína-Fiscina-Bromelina

Ablandamiento de carnes. Producción de hidrolizados.

Panificación

-Amilasa-Proteasa-Lipoxidasa-Lactasa

Mejora la calidad del pan. Disminuye la viscosidad de la pasta. Produce una miga muy blanca  Mejora la coloración de la superficie.

Cervecería-Amilasas-Papaína-Pepsina

Usadas para licuar la pasta de malta. Evitan la turbidez durante la conservación de ciertos productos.

Vinificación-Pectinasas-Glucosa-oxidasa

Mejoran la clarificación y extracción de jugos. Evitan el oscurecimiento y los sabores desagradables.

Bebidas no alcohólicas

-Pectinasas-Glucosa-isomerasa-Tannasa-Glucosa-oxidasa

Mejoran la clarificación de jugos. Conversión de la glucosa en fructosa (jarabes de alta fructuosa). Aumenta la solubilidad y disminuye la turbidez del té. Evita el oscurecimiento y los sabores desagradables.

Fuentes de obtención de enzimas

Las fuentes principales de producción de enzimas para empleo industrial son: 

1. Animales: La industria empacadora de carnes es la fuente principal de las enzimas derivada del páncreas, estómago e hígado de los animales, tales como la tripsina, lipasas y cuajos (quimosina y renina).

2. Vegetales: La industria de la malta de cebada es la fuente principal de enzimas de cereales.  Las enzimas proteolíticas (que degradan proteínas) tales como la papaína y la bromelina se obtienen de la papaya y del ananá, respectivamente.

3. Microbianas: principalmente se extraen de bacterias, hongos y levaduras que se desarrollan en la industria de la fermentación. La ventaja de la obtención de enzimas microbianas es que los microorganismos se reproducen a ritmo acelerado, son fáciles de manipular genéticamente, crecen en un amplio rango de condiciones ambientales y tienen una gran variedad de vías metabólicas, haciendo que las enzimas obtenidas sean más económicas.

Las enzimas recombinantes y la industria alimenticia

La ingeniería genética está realizando progresos importantes en la producción de enzimas recombinantes en microorganismos. Para garantizar la seguridad de su uso debe controlarse que los microorganismos de donde se extraen no sean patógenos, ni fabriquen compuestos tóxicos. Los ideales son aquellos que tienen una larga tradición de uso en los alimentos como las levaduras de la industria cervecera y los fermentos lácticos. Bacillus, Aspergillus y Sacharomyces son tres especies de microorganismos bien conocidas, su manipulación es segura, son de crecimiento rápido y producen grandes cantidades de enzimas, generalmente mediante fermentación. El medio de cultivo óptimo para estos microorganismos es igualmente bien conocido, lo que reduce los costos de experimentación. 

Cuando una enzima nueva es identificada en un microorganismo, el gen que codifica para la misma puede ser transferido a cualquiera de las especies anteriores. De esta manera se puede producir mayor cantidad de dicha enzima en el tanque de fermentación. El producto obtenido, la enzima recombinante, es de mayor pureza, lo cual contribuye a una mejor calidad del producto. Algunas enzimas recombinantes destinadas a la industria alimenticia son:

Quimosina que sustituye a la natural obtenida del estómago de terneros, y que se obtiene a partir de los hongos Kluyveromyces lactis y Aspergillus niger transformados genéticamente con genes de vacuno.

α-amilasa obtenida a partir de Bacillus subtilis recombinante. Esta enzima licua el almidón y lo convierte en dextrina en la producción de jarabes. En la industria cervecera, favorece la retención de la humedad del producto y baja el contenido calórico del producto.Pectinasas producidas por Aspergillus oryzae transformada con el gen de A. aculeatus. Permiten la clarificación de jugos concentrados al degradar las pectinas provenientes de restos de semillas.Glucosa oxidasa y catalasa obtenidas a partir de Aspergillus niger recombinantes. Estas enzimas se utilizan para eliminar azúcares de huevos y evitan que aparezcan olores anormales durante la deshidratación de los mismos.Lipasa obtenida en Aspergillus oryzae recombinante se utilizan en la fabricación de concentrados de aceites de pescado.Glucosa isomerasa proveniente de Streptomyces lividens al que se le ha inserto el gen de Actinoplanes. Permite obtener, a partir de glucosa, jarabes ricos en fructosa, con mayor poder endulzante.β-glucanasa producida por levaduras cerveceras recombinantes, que facilitan la filtración del producto.

Uso de enzimas y aditivos producidos mediante biotecnología

Algunas enzimas y aditivos utilizados en el procesamiento de los alimentos se obtienen desde hace años mediante técnicas de ADN recombinante. Por ejemplo, en la actualidad se obtiene quimosina recombinante para la fabricación de queso (que originalmente se obtenía del estómago de terneros) a partir de levaduras modificadas genéticamente en las que se ha introducido el gen que codifica para la fabricación de esta enzima. Actualmente es muy empleada en EE.UU y Gran Bretaña sustituyendo a la escasa quimosina de terneros y a la quimosina biotecnológica tradicional obtenida de hongos (Rhizomucor, Endothia parasitica). 

En la industria alimenticia también se están utilizando ciertos aminoácidos obtenidos de organismos modificados genéticamente, y se utilizan como aditivos para mejorar el sabor de los alimentos y como suplementos de dieta, así como en industria química, cosmética, para suministros médicos, etc. 

Enzimas del aroma o flavorasas

Se trata de un gran grupo de enzimas individuales o en mezcla que participan en el aroma y sabor (flavor) de alimentos vegetales. La cromatografía gaseosa en combinación con la espectrometría de masa y la resonancia magnética nuclear han permitido dilucidar los complejos procesos de la formación de las sustancias aromáticas, en su mayoría volátiles, de muchas frutas y

hortalizas. Se trata de los productos intermedios o finales de procesos metabólicos de biosíntesis a partir de precursores, frecuentemente no volátiles y sin olor y sabor.

En muchos procesos de conservación de frutas y hortalizas, estas enzimas, responsables de aroma y sabor, se destruyen y hay pérdida de estos caracteres naturales del producto. Pero como los procesos térmicos no destruyen generalmente los precursores, cabe la posibilidad de una regeneración y aún a veces intensificación de los aromas propios del alimento por adición posterior de un concentrado enzimático obtenido del vegetal fresco, antes del consumo del producto. Se acelera la formación de aroma si se produce el contacto íntimo de los componentes del tejido con las enzimas, como ser, al desmenuzar o moler el material. Es así que, por ejemplo, en el ajo y la cebolla, el precursor, la aliina, forma por acción de la enzima: aliinasa, la aliicina, de fuerte sabor picante; ésta se pierde en la desecación, pero al agregar un extracto enzimático de material fresco al precursor se regenera el aroma primitivo.

Extractos enzimáticos obtenidos a partir de mostaza y repollo han sido utilizados para mejorar el aroma de berros y otras verduras, mientras que la aplicación de preparados enzimáticos extraños al producto, como celulasa, glucosidasa o alcohol-dehidrogenasa (por ejemplo, para frambuesas y frejoles), se encuentra aún en estudio.

También es posible la aplicación de enzimas para la corrección del sabor de ciertas frutas y derivados. El caso más conocido es la eliminación del desagradable sabor amargo de algunos frutos cítricos, especialmente si se procesan con sus semillas, como pomelos, naranjas y limones. Dicho sabor se debe al flavanona-diglucósido, la narangina, en la cual el enlace entre los dos glúcidos constituyentes, la L-ramnosa y la D-glucosa, es tan esencial para el sabor que es desdoblable por la enzima, naranginasa, de origen vegetal o microbiano (Aspergillus o Coniothyrium diplodiella). Esta vía enzimática a pH 3,5-5 y unos 60°C es mucho más efectiva que la eliminación de la narangina por una hidrólisis ácida o una adsorción por carbón activo.

Flavor

Como se vio anteriormente, las enzimas como aditivos son las responsables de generar flavors a los alimentos, he aquí la relación flavor-enzimas.

Se entiende por flavor el conjunto de percepciones de estímulos olfato-gustativos, táctiles y quinestéticos que permite a un sujeto identificar un alimento y establecer un criterio, a distintos niveles, de agrado o desagrado.

El flavor global de un plato está determinado por la combinación de sensaciones de sabor y aroma. El flavor lo determinan una gran cantidad de moléculas distintas, aunque la gran contribución al flavor procede de moléculas pequeñas, que llegan más rápidamente a la nariz, donde las sentimos.

Muchos alimentos tienen gran cantidad de moléculas pequeñas antes de ser cocinadas, como por ejemplo, las frutas, que tienen flavores muy característicos. Pero ¿porque las frutas tienen tantas moléculas pequeñas? Bien, esto es debido a una respuesta fisiológica de la planta, durante la maduración del fruto produce estas moléculas pequeñas con el fin de “avisar” que sus frutos están maduros para que sean consumidos por animales y dispersen las semillas.

Sin embargo, hay otros alimentos que tienen muy poco flavor cuando están crudos, pero que adquieren mucho tras la cocción. Es el caso de la carne, que está formada por gran cantidad de moléculas de proteínas grandes, que prácticamente no tienen sabor, sin embargo, cuando se cocinan generan pequeñas moléculas aromáticas que le dan el flavor característico, como el caso del pollo asado.

Etapas de la percepción del flavor

La percepción del flavor se divide en tres etapas:

Evaluación del olor: aspirando el aroma del producto alimenticio antes de que penetre en la bocaEvaluación del flavor en la boca: cuando el producto alimenticio está en la bocaEvaluación del regusto: sensaciones percibidas una vez deglutida la muestra del producto alimenticio

Propiedades organolépticas (flavor)

Las propiedades descritas como organolépticas son:

Gusto  SaborOlorColor  AspectoTextura

Las palabras empleadas para describir los olores, el gusto, el color, la textura, etc., implican apreciaciones de valor cualitativo y cuantitativo.

Hay que resaltar que la respuesta organoléptica es debida a combinaciones de sensaciones químicas percibidas, por ejemplo en el gusto por los receptores

situados en la lengua y el paladar, de moléculas esencialmente no volátiles y en el olor sensaciones obtenidas por interacción con los receptores olfativos, extendidos en los pasajes nasales y es debido básicamente a las sustancias volátiles.

Existe una gran confusión en la determinación y en la descripción de las propiedades organolépticas. Por ejemplo algunas personas emplean indistintamente palabras como gusto, sabor, olor, aroma, perfume, sin un empleo conceptual único para las mismas.

Para estandarizar estas definiciones y facilitar nuestro trabajo hemos adoptado las siguientes:

SABOR = GUSTO + OLOR

ASPECTO = TEXTURA + COLOR

La definición de sabor y aspecto es arbitraria, pero necesaria , para evitar la confusión inherente al estudio de estas propiedades, y adoptar unos criterios consistentes en su evaluación.

Las sensaciones químicas recibidas por los diferentes receptores están condicionados por aspectos culturales, familiares, psicológicos, religiosos, y de muy diferente índole (como indica el diccionario: condición e inclinación natural propia de cada uno).

Como es lógico, la evaluación de el sabor y la textura, es realizada mediante paneles de prueba específicamente entrenados para la determinación y apreciación de sabores y aspecto de determinados productos. Los paneles son difíciles de constituir y de mantener y la tendencia actual es de sustituir o por lo menos complementar los paneles por métodos no sensoriales, como puede ser en el caso del olor por cromatografía de gases y descripción sensorial sistemática por expertos. Los métodos actuales en química del sabor son limitados, y tecnológicamente no demasiado avanzados.

La evaluación por paneles como hemos expresado anteriormente debe estar dirigida al sujeto concreto.

El gusto

Como se ha indicado anteriormente la percepción del gusto se efectúa en las papilas gustativas situadas en la lengua y en el paladar. Las sustancias no

tienen en general un sabor único: lo que se percibe suele ser una sensación compleja originada por uno o más de los gustos básicos: ácido, salado, dulce y amargo.

Los productos que presentan gustos ácidos, salados y dulces permiten, en general, establecer reglas asociadas a las funciones químicas o a la estructura química del producto. Los gustos salinos provienen en general de sales inorgánicas; los gustos dulces pueden predecirse a partir de la estructura química; los gustos ácidos están definidos por funciones carboxílicas en producto orgánicos y en el gusto característico de los ácidos inorgánicos.

El gusto amargo no obedece a reglas y en general suelen presentarse gustos amargos en estructuras químicas muy dispares. Sin embargo, en aminoácidos y péptidos de bajo peso molecular existen reglas bastante bien documentadas para predecir el gusto. Como curiosidad señalaremos que el gusto amargo en bajas concentraciones sirve para resaltar o mejorar el sabor de los alimentos y en ciertos casos como medida de la calidad.

a) El gusto dulce

Existe históricamente la idea de que el sabor dulce está asociado a los grupos hidroxilo (-OH) debido a que su presencia es característica en los azúcares.

Sin embargo, los compuestos polihidroxilo varían grandemente en capacidad edulcorante, y muchos aminoácidos, algunas sales metálicas, y otros compuestos no relacionados, como el cloroformo (CHCl3) y la sacarina, son también dulces. Se ha propuesto una teoría ampliamente comprobada para describir y/o determinar el sabor dulce: teoría de la unidad AH/B o unidad sápida. La unidad sápida se consideró inicialmente como la combinación de un protón H de enlace ligado covalentemente y un orbital electronegativo situado a una distancia del protón de unos 3 Å. Así pues, son esenciales para que una molécula tenga sabor dulce la existencia de átomos electronegativos vecinales. Además, uno de los átomos debe poseer un protón H de enlace. Los átomos de oxígeno, nitrógeno y cloro frecuentemente juegan este papel en las moléculas dulces y los átomos de oxígeno del grupo hidroxilo pueden cumplir la función AH o B de la molécula. A continuación se indican relaciones AH/B sencillas para el cloroformo (I), sacarina (II), y glucosa (III).

Se ha añadido a la teoría AH/B una tercera característica para ampliar su validez a las sustancias intensamente dulces como la aspartama. Esta adición incorpora a las moléculas dulces regiones lipofílicas estereoquímicamente apropiadas, designadas como γ, las cuales son atraídas por regiones lipofilicas

similares del receptor gustativo. Las porciones lipofílicas de las moléculas dulces son frecuentemente grupos metileno (-CH2-), metilo (-CH3), o fenilo (-C6H5). La estructura dulce completa esta geométricamente situada de tal modo que se produce el contacto triangular de todas las unidades activas (AH, B y γ ) con la molécula del receptor para las sustancias intensamente dulces. Los cambios de la estructura y estereogeometría de las moléculas dulces conduce a una pérdida o supresión del sabor dulce o la inducción del sabor amargo.

Para la determinación estándar de gusto dulce se emplea usualmente glucosa.

b) El gusto amargo

El amargor se asemeja al dulzor debido a su dependencia de la estereoquímica de las moléculas que desencadenan el estímulo; las dos sensaciones son puestas en marcha por características similares de las moléculas, haciendo que algunas moléculas produzcan ambas sensaciones amarga y dulce, incluso simultáneamente. Si bien las moléculas dulces tienen que poseer dos grupos polares que pueden ser complementados con un grupo no polar y un grupo hidrófobo. Sin embargo, la mayoría de las sustancias amargas poseen una unidad sápida AH/B idéntica a la de las moléculas dulces, así como el grupo hidrófobo. La orientación de las unidades AH/B en la cavidad del receptor proporcionan la discriminación entre dulce y amargo. Si la geometría de la molécula permite orientarse en ambas direcciones la molécula daría respuesta amargo-dulce. Este modelo describe adecuadamente la respuesta dulce-amarga de los aminoácidos en los cuales los isómeros D son dulces y los isómeros L son amargos.

Las sales amargas poseen un mecanismo de recepción diferente relacionado con la suma de los diámetros iónicos de los componentes aniónicos y catiónicos de la sal. Las sales con diámetros iónicos inferiores a 6,5 Å tienen un gusto puramente salino (LiCl = 4,98 Å, NaCl = 5,56 Å y KCL = 6,28 Å ). Cuando aumentan los diámetros iónicos (CsCl = 6,96 Å y CsI = 7,74 Å ), las sales resultan cada vez más amargas. El cloruro de magnesio (8,50 Å ) es por tanto muy amargo.

Para la determinación estándar de gustos amargos se emplean usualmente cafeína y quinina.

c) Gusto salino y ácido

El cloruro sódico (NaCl) es el representante clásico del sabor salado, junto con el cloruro de litio (LiCl). Las sales tienen sabores complejos, que combinan

gustos dulce, amargo, ácido y salino. El mejor ejemplo de ello es el hecho experimentalmente comprobado de que la sal común en concentraciones bajas es dulce y no salada. La complejidad del gusto de las sales hace que a veces no sea posible describirla empleando los gustos básicos y se empleen términos como químico, jabonoso o metálico.

Independientemente del mecanismo de percepción del gusto salino se conoce que los cationes causan el gusto salino y los aniones lo inhiben. Las sales inorgánicas de de sodio y litio producen únicamente sabores salinos, el potasio y otros cationes producen gustos salino y amargo. En las sales orgánicas complejas y en sales inorgánicas como polifosfatos los aniones no sólo inhiben el gusto salino sino que contribuyen al gusto por sí mismos como en el caso de jabones (sales de sodio de ácidos grasos de cadena larga) o sulfatos detergentes como el lauril sulfato sódico enmascarando completamente el gusto del catión.

En el gusto ácido contrariamente a la creencia popular, la acidez de una solución no parece ser determinante de la sensación ácida; más bien, otras características moleculares poco comprendidas, parecen tener una importancia primaria (por ej., peso, tamaño, y polaridad). No se dispone de datos suficientes para determinar si los hidrogeniones (H3O+), los aniones inorgánicos u orgánicos, o las moléculas no disociadas tienen mucha influencia en la respuesta ácida.

Para la determinación estándar de gustos salinos se emplea NaCl y para el gusto ácido HCl.

Algunos términos relacionados con el gusto son:

Potenciadores del sabor

Los potenciadores de sabor como el glutamato monosódico, el inosinato o el guanilato se han empleado desde siempre en la preparación de alimentos (mediante productos fermentados como extracto de soja, quesos y otros) ya que contribuyen al gusto "umami" o delicioso de los alimentos cuando se utilizan a niveles que sobrepasan su umbral de detección propio y simplemente aumentan el sabor de otras sustancias.

El mecanismo de actuación de estas sustancias es desconocido y sus efectos son notables y deseables para el sabor ( no sólo el gusto ) de hortalizas, productos lácteos, carnes, aves, pescados, etc.

Para la determinación estándar de potenciadores de sabor se emplea usualmente glutamato monosódico.

Astringencia

Se le describe como una sensación seca asociada al sabor percibida, en la cavidad bucal (no en la lengua) que produce un fuerte encogimiento de los tejidos y es de ordinario debida a la asociación de taninos o polifenoles con proteínas o mucopolisácaridos de la saliva para formar precipitados o agregados fuertemente hidrófilos. Es frecuente para muchos individuos confundir o asociar la sensación astringente con el gusto amargo ya que numerosos polifenoles o taninos presentan ambos sensaciones.

Algunos ejemplos de astringencia controlada presente en alimentos son el vino tinto y el té. En el caso del vino se suele reducir la presencia de taninos y polifenoles mediante la adición de proteínas de sangre (Hemoglobina) , hidrolizados de colágeno o gelatina. En vegetales o frutos vegetales como el plátano o los nísperos, cuando la maduración es insuficiente aumenta la astringencia confiriendo al producto sabores no deseables.

Efecto picante

Existen varias sensaciones no específicas o del trigémino neural que proporcionan una contribución importante a la percepción del sabor mediante la detección de la sensación picante, refrescante, de frío, umami o de atributos deliciosos, en los alimentos o sustancias en general.

La sensación característica quemante, cortante, aguijoneante que se conoce colectivamente como picante es difícil de separar de las producidas por los efectos de irritación química general y por los efectos lacrimógenos, que de ordinario se consideran sensaciones independientes del sabor. Existen sustancias picantes estrictamente orales (no contienen volátiles) como la pimienta negra y el jengibre, y otras como la mostaza, los rábanos, las cebollas, el ajo o especies aromáticas como el clavo que producen picor y aromas característicos.

Las sustancias picantes se añaden a los alimentos, en general, para aumentar su apetecibilidad y aceptación.

Para la determinación estándar del efecto picante se emplea pimienta negra y blanca.

Efecto refrescante

Esta sensación se produce cuando ciertas sustancias químicas entran en contacto con los tejidos nasal u oral y estimulan receptores específicos del gusto o del olor. Son ejemplo de este efecto la menta, la hierba buena o el xilitol.

Para la determinación estándar del efecto refrescante se emplea xilitol.

Saborizantes alimentarios

Los saborizantes son preparados de sustancias que contienen los principios sápido-aromáticos, extraídos de la naturaleza (vegetal) o sustancias artificiales, de uso permitido en términos legales, capaces de actuar sobre los sentidos del gusto y del olfato, pero no exclusivamente, ya sea para reforzar el propio (inherente del alimento) o transmitiéndole un sabor y/o aroma determinado, con el fin de hacerlo más apetitoso pero no necesariamente con este fin.

Suelen ser productos en estado líquido, en polvo o pasta, que pueden definirse, en otros términos a los ya mencionados, como concentrados de sustancias.

Es de uso habitual la utilización de las palabras sabores, esencias, extractos y oleorresinas como equivalentes a los saborizantes.

Otro concepto de saborizante es el de considerarlos parte de la familia de los aditivos. Estos aditivos no sólo son utilizados para alimentos sino para otros productos que tienen como destino la cavidad bucal del individuo pero no necesariamente su ingesta, por ejemplo la pasta de dientes, la goma de mascar, incluso lápices, lapiceras y juguetes son saborizados.

Tipos de saborizantes

Naturales: Son obtenidos de fuentes naturales y por lo general son de uso exclusivamente alimenticio por métodos físicos tales como extracción, destilación y concentración.Sintéticos: Elaborados químicamente que reproducen las características de los encontrados en la naturaleza.Artificiales: Obtenidos mediante procesos químicos, que aún no se han identificado productos similares en la naturaleza. Suelen ser clasificados como inocuos para la salud.Colorantes, saborizantes y azúcares: Los colorantes, saborizantes y azúcares son aditivos químicos que usa la industria alimenticia para que el color, el olor e incluso el sabor de los alimentos sea más rico o intenso de lo que serían naturalmente; se agregan intencionalmente a los alimentos, sin el propósito de nutrir en la mayoría de los casos y con el objetivo de

modificar las características físicas, químicas, biológicas o sensoriales durante el proceso de manufactura.

Olor

La percepción del olor de los productos está situada en las fosas nasales. Se emplean varias técnicas para evaluar olores. Además de las técnicas instrumentales que emplean cromatógrafos de gases y detectores de masas, las técnicas manuales implican el conocimiento de cómo los receptores perciben los olores. El gusto es menos dependiente de la intensidad, el olor es función de la interacción con los receptores olfativos y esta puede variar en intensidad (concentración), temperatura (más volátiles) y tiempo de exposición y en algunos casos la presencia de aditivos que aumentan la sensibilidad de los receptores (glutamato, inosinato, guanilato, etc.).

El panelista de un ensayo de determinación de olor, puede provocar el flujo de aire a través de su nariz de forma ascendente o descendente, es decir, no sólo olemos aspirando sino también a través de la cavidad bucal se pueden percibir los olores ya sea de volátiles o de microgotas transportadas hasta los receptores del olfato.

Color 

De las propiedades organolépticas es la que más fácilmente puede ser estandarizada su evaluación.

Existen escalas de colores bien definidas que permiten comparar el color de soluciones líquidas y sólidos, y espectrofotómetros especializados en la determinación del color.

No obstante se debe describir el color de los productos ya que hay matizaciones que sólo el ojo humano es capaz de hacer.

Tanto en líquidos como en sólidos pueden presentarse interferencias en la percepción del color: transparencia, opalescencia en líquidos, tamaño de partícula, brillo, opacidad en sólidos.

Colorantes alimentarios

Los colorantes alimentarios son un tipo de aditivos alimentarios que proporcionan color a los alimentos (en su mayoría bebidas), si están presentes en los alimentos se consideran naturales y si por el contrario se añaden a los alimentos durante su pre-procesado mediante la intervención humana se denominan artificiales. Suelen causar su efecto colorante en los alimentos ya en

pequeñas cantidades (apenas concentraciones de centenas de ppm). En la actualidad la industria alimentaria emplea los colorantes alimentarios con el objeto de modificar las preferencias del consumidor. El color es uno de los principales atributos para la preferencia de un alimento.

Colorantes alimentarios naturales

La producción comercial de colorantes alimentarios naturales va en aumento, en parte debido a la preocupación de los consumidores respecto a los colorantes artificiales. Algunos ejemplos son:

Caramelo (E150), elaborado con azúcar caramelizada, usado en productos de cola y también en cosméticos.Annato (E160d), un tinte rojo anaranjado obtenido de la semilla de achicote.Un tinte verde obtenido de algas Chlorella (clorofila, E140).Cochinilla (E120), un tinte rojo obtenido del insecto Dactylopius coccus.Betanina extraída de la remolacha.Cúrcuma (curcuminoides, E100).Azafrán (carotenoides, E160a).Pimentón (E160c).Zumo de saúco.Pandano (Pandanus amaryllifolius), un colorante verde.Conchita azul (Clitoria ternatea), un tinte de color azul.

Para asegurar la reproducibilidad, los componentes colorantes de estas sustancias se suelen suministrar en formas altamente purificadas, y para mayor estabilidad y comodidad, pueden formularse con excipientes adecuados (sólidos y líquidos). El hexano, laacetona y otros solventes rompen las paredes celulares de las frutas y verduras, permitiendo la máxima extracción del colorante. Con frecuencia quedan residuos de ellos en el producto final, pero no necesitan ser declarados.

Usos

En alimentación

La mayoría de los del mercado llevan colorantes artificiales. Su uso indiscriminado hace que los alimentos parezcan artificiales y el consumidor los rechazaría. A pesar de ello existen alimentos que son aceptados por las normativas internacionales y se ha investigado que si poseen colores llamativos pueden ser más aceptados por los consumidores que si no lo son. Tales son: caramelos, refrescos, alimentos para animales, gelatinas, helados, ciertos postres, cereales y panes, snacks, salchichas (su superficie), condimentos

para ensaladas. La industria de refrescos es la que más colorantes alimentarios emplea.

Fuera de la industria alimentaria

Debido a que los colorantes alimentarios suelen ser más seguros de usar que los pigmentos y tintes artísticos normales, algunos artistas los usan para pintar sus obras, especialmente en variantes como la pintura corporal.

Los colorantes alimentarios pueden usarse para teñir tejidos, pero no suelen soportar bien el lavado cuando se usan sobre algodón, cáñamo y otras fibras vegetales. Algunos colorantes alimentarios pueden ser fijados sobre nailon y fibras animales.

Textura

La textura en sólidos en polvo y la apariencia en líquidos nos sirven para describir conjuntamente varias propiedades físicas.

La textura de los sólidos está influida por el tamaño de partícula, la higroscopicidad del producto, el molturado, la plasticidad, etc.

En los líquidos su "apariencia" varía fundamentalmente en función de sus propiedades reológicas y de su homogeneidad.

Off-flavor

Las alteraciones que se producen en el sabor u olor de los alimentos es uno de los temas que más preocupa a la industria alimentaria. La presencia de un sabor que es totalmente ajeno o extraño al mismo resulta crítico, puede provocar el rechazo de dicho alimento y la consecuente pérdida de confianza por el consumidor.

Cómo evitar este tipo de alteraciones o determinar su presencia o intensidad a tiempo es clave. En ocasiones son difíciles de determinar a través de los métodos analíticos y, en estos casos, el análisis sensorial puede ser la solución, a continuación explicamos por qué.

Este tipo de alteraciones en el alimento se denominan off-flavor son el conjunto de notas olfativas o gustativas que se pueden encontrar en alimentos y que son desagradables, anómalas y no típicas del alimento. Dependiendo del origen del deterioro de las cualidades organolépticas (sabor y olor) se denomina de una u otra forma:

Off-flavors: Cuando el origen del deterioro es interno al alimento (por ejemplo, reacciones químicas que se dan dentro del propio alimento).Taint: Si el origen de dichas notas es externo (por ejemplo, sustancias que migran del envase).

Sin embargo, con frecuencia ambos conceptos se utilizan indistintamente.

La aparición de off-flavors /taints puede ocurrir por diferentes razones:

como consecuencia de la migración de sustancias del envase al productopor contaminacionespor mal almacenamiento del alimentopor reacciones químicas derivadas del uso de pesticidas en cultivos

La transferencia de los componentes que son causa de las alteraciones en las características sensoriales de los alimentos se da normalmente en cantidades muy pequeñas, por debajo del umbral de detección de técnicas analíticas o bien dichos compuestos no han sido identificados, con lo que se hace necesaria su evaluación sensorial.

Estudios sensoriales para determinar la presencia e intensidad de off-flavors

En función de la tipología de estudio y del tipo de prueba que se vaya a realizar, se utiliza un tipo u otro de panel sensorial de cata, así como el número de catadores.

Existen dos determinaciones del off-flavor:

Determinar la presencia o ausencia del off-flavor: Si lo que se pretende es determinar la presencia o ausencia del off-flavor se utilizará un panel seleccionado y entrenado y realizará una prueba triangular de similitud.Determinar la intensidad del off-flavor: mientras que si lo que se pretende es determinar la intensidad del off-flavor y describir las notas específicas que lo caracterizan se utilizará un panel de catadores entrenado específicamente en la evaluación de olores y/o sabores anómalos en alimentos.

Los estudios de off-flavors se realizan en dos fases:

1. En una primera parte se establece el contacto del alimento o un simulante del mismo con el material de envase, a unas determinadas condiciones de temperatura y de tiempo.

2. En una segunda parte dichos alimentos o simulantes son evaluados por un panel mediante pruebas sensoriales concretas, en la que la muestra que plantea el problema es comparada con una referencia específica.

Conclusión

Las enzimas son proteínas que catalizan, es decir, aceleran, reacciones bioquímicas que ocurren de manera natural en todos los organismos vivos. Se han utilizado desde hace siglos para obtener productos como queso, vino y pan y, en la actualidad, se utilizan en la industria alimentaria para optimizar los procesos de producción, de manera que sean más sostenibles, y para el desarrollo de nuevos productos alimenticios.

Éstas son productos obtenidos a partir de plantas, animales o microorganismos que contienen una o más enzimas capaces de catalizar una reacción bioquímica específica y que se añaden a los alimentos con un fin tecnológico en cualquier fase de la fabricación, transformación, preparación, tratamiento, envase, transporte o almacenamiento de los mismos.

La tecnología enzimática tiene múltiples aplicaciones, como fabricación de alimentos, los progresos que están realizando actualmente la ingeniería genética y la biotecnología permiten augurar el desarrollo cada vez mayor del uso de las enzimas.

Las enzimas son responsables del deterioro de la calidad nutritiva así como de los cambios de flavor, textura y color.

El flavor, son las propiedades organolépticas de un alimento, es decir, sabor, olor, color y textura en boca.

Un flavor puede ser considerado natural y propio del alimento o la materia, como puede ser considerado como un aditivo al ser agregado al producto durante su procesamiento. Dicho esto los flavors son: saborizantes, aromatizantes y colorantes naturales o artificiales adicionados a un alimento o producto.

Diagrama de cómo trabaja una enzima

Papilas gustativas y la percepción de sabores

Rueda de sabores y aromas de un catador de café

Rueda de sabores y aromas de un catador de vinos

Panel de valoración de un catador