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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE ARANDAS BIOQUIMICA DE ALIMENTOS UNIDAD 3: FUCNION DE LAS PROTEINAS EN LOS ALIMENTOS SERGIO ALEJANDRO DIAZ SANCHEZ JOSE MARIA QUIROZ HECTOR ISRAEL GARCIA ABARCA ALEJANDRO ESQUIVEL ABARCA Q.F.B. ISELA GEORGINA ARRIAGA TEMARIO UNIDAD 3: 3.1 Propiedades funcionales de las proteínas. 3.1.1 Composición en los alimentos 3.1.2 Interacción de las proteínas en el agua 3.1.3 Reactividad y propiedades funcionales en los alimentos 3.2 Emulsiones, espumas, geles, textura 3.2.1 Desnaturalización de proteínas en los alimentos Desarrollo Programático - Selección y organización de contenidos 1. Propiedades funcionales de componentes alimentarios. Definición y clasificación. Ingredientes funcionales. Alimentos funcionales. Incidencia en la calidad de los alimentos. Factores que afectan las propiedades funcionales: intrínsecos, procesamiento y condiciones aplicadas Propiedades funcionales de proteínas. Propiedades edulcorantes. Contribución al color de los alimentos. Propiedades de hidratación: capacidad de absorción de agua, humectabilidad, capacidad de retención de agua, adhesión, cohesión, dispersibilidad y solubilidad. Comportamiento reológico. Viscosidad. Distintos tipos de fluidos newtonianos y no-newtonianos. Fluidos viscoelásticos. Módulos de pérdida y almacenamiento, tangente del ángulo de desfasaje, viscosidad compleja. Gelificación. Tipos de geles. Etapas involucradas. Fuerzas que estabilizan la matriz. Propiedades. Perfil de textura. Texturización. Capacidad de formación de masa panaria. Propiedades de superficie. Capacidad de formación y estabilización de espumas y emulsiones. Principios de formación y desestabilización de emulsiones y espumas. Fuerzas involucradas. Agentes tensioactivos y estabilizantes. Propiedades funcionales de hidratos de carbono. Capacidad de interacción con agua. Unión de diferentes ligandos. Poder edulcorante. Contribución al color de los alimentos. Capacidad espesante. Gelificación. Propiedades funcionales de lípidos. Contribución a la consistencia de los alimentos. Capacidad emulsificante. 2. Métodos de evaluación de propiedades funcionales de proteínas, hidratos de carbono y lípidos. Descripción del fundamento de los principales métodos empleados para la determinación de solubilidad, viscosidad, gelificación, formación y estabilidad de espumas y emulsiones, capacidad de retención de agua y materia grasa, formación de masas. Desarrollo de los correspondientes protocolos. 3. Relación entre estructura química – características fisicoquímicas y propiedades funcionales de hidratos de carbono, lípidos y proteínas. Incidencia de la modificación estructural de los componentes de los alimentos en sus propiedades funcionales. Modificaciones químicas, físicas y biológicas. Almidones modificados. Proteínas desnaturalizadas, agregadas e hidrolizadas. Interacción entre componentes. 4. Análisis sensorial de alimentos. Descripción de los principales caracteres ligados a color, sabor, aroma y textura de los alimentos. 3.1.1 Proteínas Características:
* Origen Vegetal, las cuales se encuentran en frutos secos, legumbres, champiñiones, etc. Son poco complejas, es decir simples de degradar. * Origen Animal, las cuales se encuentran en carnes, huevos, productos lacteos, etc. Estas ademas contienen los llamados aminoácidos escenciales, los cuales nos permiten sintetizar algunas proteínas. Son más complejas que las vegetales, por lo tanto poseen mayor cantidad de aminoácidos. Y de esta menera se hacen más dificiles de digerir. También poseen desechos del animal del que provienen, y estos actuan como tóxicos en nuestro organismo. Las necesidades diarias, a pesar de que dependen mucho de la edad, sexo, estado de salud, etc; son de 40 a 60 grs de proteínas para un adulto sano o 0,8 grs, por kilógramo de peso. 3.1.2 Propiedades de las proteínas Las propiedades que manifiestan las proteínas dependen de los grupos radicales de los aminoácidos que las componen.
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas adquieren una estructura que, a veces, resulta muy compleja. Esto es debido a las cargas que tienen los radicales de los aminoácidos y a la rigidez del enlace peptídico. Las cargas que posean esos radicales generan unas propiedades en las proteínas. La estructura de las proteínas nos sirve para confeccionar una clasificación de estas complejas moléculas. También, la estructura es la responsable de generar determinadas funciones que son esenciales para los seres vivos. Estructura de las proteínas La estructura de las proteínas se puede estudiar desde 4 niveles de complejidad, que son la estructura primaria, la estructura secundaria, la estructura terciaria y la estructura cuaternaria.
La estructura secundaria de una proteína es un nivel de organización que adquiere la molécula, dependiendo de cómo sea la secuencia de aminoácidos que la componen. La rigidez del enlace peptídico, la capacidad de giro de los enlaces establecidos con el carbono asimétrico y la interacción de los radicales de los aminoácidos con la disolución en la que se encuentra, lleva a plegar la molécula sobre sí misma. Las conformaciones resultantes pueden ser la estructura en a-hélice, la b-laminar y la hélice de colágeno. En algunas ocasiones, las proteínas no adquieren ninguna estructura, denominándose a esta conformación, estructura al azar.
Propiedades de las proteínas Las propiedades que manifiestan las proteínas dependen de los grupos radicales de los aminoácidos que las componen.
Funciones de las proteínas
![]() Hidrófilo Hidrófilo de la palabra griega hydros (agua) y philia (amistad); es el comportamiento de toda molécula que tiene afinidad por el agua. En una disolución o coloide, las partículas hidrófilas tienden a acercarse y mantener contacto con el agua. Las moléculas hidrófilas son a su vez lipófobas, es decir no tienen afinidad por los lípidos o grasas y no se mezclan con ellas.
Hasta el momento actual, las funciones y objetivos de salud a los que se ha dirigido la investigación en el campo de los alimentos funcionales son los siguientes: crecimiento y desarrollo, metabolismo o utilización de nutrientes, defensa antioxidante, sistema cardiovascular, fisiología o funcionamiento intestinal y funciones psicológicas y conductuales. Crecimiento y desarrollo. Incluye las adaptaciones de la madre durante la gestación, el desarrollo fetal, el crecimiento y el desarrollo del lactante y del niño. De esta manera, encontramos alimentos enriquecidos en: hierro, yodo, ácido fólico, ácidos grasos (omega-3 y omega-6), calcio, vitaminas A y D, leches de fórmulas infantiles con nutrientes específicos que favorecen su crecimiento y desarrollo, etc. Metabolismo de sustancias. En relación con el mantenimiento de un peso adecuado, mejor control de la glucemia (nivel de azúcar en sangre), o de las tasas de colesterol y triglicéridos plasmáticos asociados a riesgo cardiovascular o con un adecuado rendimiento en la práctica de actividad física, entre otros. Algunos ejemplos son los alimentos de bajo contenido energético (bajos en grasas o en azúcares sencillos), enriquecidos en omega-3 o grasa monoinsaturada (ácido oleico), en fibra, bebidas y productos específicos para deportistas (bebidas, barritas, etc.). Defensa contra el estrés oxidativo. Las sustancias antioxidantes funcionan como una barrera frente al efecto nocivo de los radicales libres sobre el ADN (los genes), las proteínas y los lípidos de nuestro cuerpo. Su consumo contribuye a reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares, degenerativas e incluso de cáncer. Respecto a los productos enriquecidos con sustancias antioxidantes (vitaminas C y E, beta-carotenos, selenio, cinc y fitoquímicos o sustancias propias de vegetales), destaca el aumento de éstos en el mercado, tales como zumos de fruta y bebidas de leche, entre otros, que pueden incluir una o varias sustancias antioxidantes entre sus ingredientes, con el fin de paliar los procesos de oxidación. Sistema cardiovascular. Por su contribución a la hora de reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares encontramos alimentos enriquecidos en ácidos grasos monoinsaturados, poliinsaturados (omega 3 y omega 6), con sustancias de acción antioxidante, fitoesteroles, ciertas vitaminas del grupo B (B6, B9, B12) y fibra. Función del tracto gastrointestinal. En este sentido, encontramos alimentos probióticos (yogures y otras leches fermentadas con bacterias ácido-lácticas), prebióticos (alimentos con fibra soluble como los fructo-oligosacáridos) y los enriquecidos en fibra soluble e insoluble o ricos en fibra (legumbres, verduras y hortalizas, frutas frescas y desecadas, frutos secos y cereales de grano entero y productos que los incluyen como ingrediente). Funciones psicológicas y conductuales. En relación con el apetito y la sensación de saciedad, el rendimiento cognitivo, el humor o tono vital y el manejo del estrés. Se engloban en esta área los alimentos ricos en fibra y los enriquecidos en fibra (de alto valor de saciedad), alimentos con aminoácidos específicos, alimentos con sustancias excitantes del sistema nervioso (cafeína, ginseng, etc.) o tranquilizantes (melisa) extraídos de plantas, etc. Emulsión ![]() A. Dos líquidos inmiscibles, fase I y fase II, no emulsificados; B. Emulsión de fase II disperso en la fase I; C. La emulsión inestable se separa progresivamente; D. Las posiciones surfactantes (borde púrpura) en las interfaces entre la fase I y la fase II; estabilizan la emulsión. Una emulsión es una mezcla de líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Muchas emulsiones son emulsiones de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos más comunes de aceites encontrados en la vida diaria. Ejemplos de emulsiones incluyen la mantequilla y la margarina, la leche y crema, el espresso, la mayonesa, el lado fotosensitivo de la película fotográfica, el magma y el aceite de corte usado en metalurgia. En el caso de la mantequilla y la margarina, la grasa rodea las gotitas de agua (en una emulsión de agua en aceite); en la leche y la crema el agua rodea las gotitas de grasa (en una emulsión de aceite en agua). En ciertos tipos de magma, glóbulos de ferroníquel líquido pueden estar dispersos dentro de una fase continua de silicato líquido. El proceso en el que se preparan las emulsiones se llama emulsificación. Las emulsiones son parte de una clase más genérica de sistemas de dos fases de materia llamada coloides. A pesar que el término coloide y emulsión son usados a veces de manera intercambiable, las emulsiones tienden a implicar que tanto la fase dispersa como la continua son líquidos. Existen tres tipos de emulsiones inestables: la floculación, en donde las partículas forman masa; la cremación, en donde las partículas se concentran en la superficie (o en el fondo, dependiendo de la densidad relativa de las dos fases) de la mezcla mientras permanecen separados; y la coalescencia en donde las partículas se funden y forman una capa de líquido. Cuando una emulsión se torna en una emulsión de agua en aceite o en una emulsión de aceite en agua depende de la fracción del volumen de ambas fases y del tipo de emulsificador. Generalmente, la regla de Bancroft se aplica: los emulsificadores y las partículas emulsificantes tienden a fomentar la dispersión de la fase en el que ellos no se disuelven muy bien; por ejemplo, las proteínas se disuelven mejor en agua que en aceite así que tienden a formar emulsiones de aceite en agua (es por eso que ellos fomentan la dispersión de gotitas de aceite a través de una fase continua de agua). El color básico de las emulsiones es el blanco. Si la emulsión es diluida, el efecto Tyndall esparce la luz y distorsiona el color a azul; si es concentrado, el color se distorsiona hacia el amarillo. Este fenómeno se puede ver fácilmente al comparar la leche desnatada (sin o con poca grasa) con la crema (con altas concentraciones de grasa láctea). Las microemulsiones y nanoemulsiones tienden a ser claros debido al pequeño tamaño de la fase dispersa.
La textura responde a un concepto muy anbiguo. Para algunos autores es el conjunto de propiedades que se derivan de la especial disposición que tienen entre si las partículas que integran los alimentos. Para otros, es el conjunto de propiedades de un alimento capaces de ser percibidas por los ojos, el tacto, los músculos de la boca incluyendo sensaciones como aspereza, suavidad, granulosidad. O también percepciones que tienden a constituir una valoración de las características físicas del alimento que se perciben a través de la masticación y también una valoración de las características químicas que se perciben a través del gusto. En función de la textura podemos dividir los alimentos en siete grupos:
Al estudiar las propiedades texturales de cada grupo se hace necesario determinar algunos parametros físico químicos: tensión superficial, viscosidad, coherencia entre moléculas, adhesión de unas partículas a otras. Los aditivos afectan en alguna forma a estos parametros. La textura es una propiedad de los alimentos que siempre está relacionada con un sistema físico químico, es decir un sistema coloidal formado por dos fases no miscibles. En el sistema coloidal encontramos diferentes posibilidades en función del estado físico de ambas fases:
Todos los sitemas coloidadales tienen una interfase, vienen definidos por una relación superfice/volumen que depende del tamaño de las micelas y definen la estabilidad o inestabilidad del sistema coloidal MECANISMO DE PERDIDA DE ESTABILIDAD DECANTACION En la medida en las fases presentan una diferente densidad con el tiempo se separan ambas fases.. Un ejemplo es la leche recien ordeñada, esto hace que haya que homogeneizar la leche, disminuyendo el tamaño de las micelas. FLOCULACION Normalmente la estabilidad del sistema coloidal viene condicionado por la repulsión electrostática. La adición de una sal, electrolito puede cargar de diferente signo las micelas, formando el reagrupamiento de micelas COALESCENCIA Las micelas se unen por los choques provocados por agitación mecánica. FACTORES RESPONSABLES DE ESTABILIDAD Tamaño de las micelas dispersadas. El tamaño influye notablemente en la velocidad de sedimentación. La mayor o menor sedimentación determina la separación de las fases. Viscosidad de la fase continua. Un aumento de la viscosidad aumenta la resistencia al desplazamiento de micelas; relentiza la decantación y dificulta la floculacion Volumen de la fase dispersa. Una disminución de este volumen aumenta la estabilidad. Presencia de cargas electrostáticas. Con el mismo signo las micelas se repelen, no forman conglomerados. Es muy importante en el caso de sistemas coloidales hidófobos (emulsión). Podemos disponer de sustancias estabilizadoras de la emulsión, son sustancias bipolares que se disponen en la interfase. |