QUÍMICA DE LAS FRUTAS
• 1. TIPOS DE FRUTAS Y FRUTOS SECOS
(tablas)
• 2. COMPONENTES QUÍMICOS
• 3. METABOLISMO TRAS LA
RECOLECCIÓN
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
En frutos secos (tabla):
- agua < 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)
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
1. REDUCCIÓN A POLIALCOHOLES
- A PARTIR DE PENTOSAS O DE HEXOSAS:
D- XILOSA
D- GLUCOSA
Reducción
MESO-XILITOL
MESO-SORBITOL
- 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.
Aditivo
2. OXIDACIÓN A ÁCIDOS
- SEGÚN EL TIPO DE OXIDACIÓN:
AC. GLUCÓNICOS
1.- OXIDACIÓN SUAVE
- Fermentos Químicos
- Conservantes de Embutidos
AC. GLUCÁRICOS
2.- OXIDACIÓN DRÁSTICA
- Acidulantes de bebidas
- Secuestrador de iones metálicos
- Sustitutos de ácidos
3.- OXIDACIÓN EN EL CARBONO 6
AC. GLUCURÓNICOS
- Componentes de polisacáridos:
(alginatos, pectinas...)
GELIFICANTES
3. TRATAMIENTO CON ÁCIDOS
Q/ác. minerales
Deshidratan y ciclan
Derivados del furano
Pentosas: FURFURAL
CHO
Producto industrial que se
obtiene de los residuos
agrícolas
O
Hexosas: (HMF)
Zumos de frutas y otros alimentos:
•Q (pasteurización)
• tiempos almacenamiento
Índice Envejecimiento
H2
C
HO
CHO
O
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
JARABES DE SACAROSA
JARABES DE GLUCOSA
tampón / Q
H2SO4 / Q
NH3
- Fuerte fragmentación
- Producción de compuestos
aromáticos
- Polimerizaciones
- Intenso color caramelo
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)
 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
 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...)
REACCIONES CON
COMPUESTOS AMINICOS
1er PASO DE REACCIONES DE MAILLARD
AZÚCAR REDUCTOR +
PROTEÍNA
PÉPTIDO
aa
AMINAS
aW
Tª
Ejemplo:
C O
R
- ALDOSILAMINAS
- CETOSILAMINAS
D- glucosa
Monosacárido
H
N- GLICÓSIDOS
O GLICOSILAMINAS
+
Compuesto
amínico
H2N
R1
adición
OH
H C NH R1
R
-H2O
Imina
H C N
R1
R
Ciclación
“PRODUCTO PRIMARIO
DE MAILLARD”
Entrará dentro de otras secuencias de reación.
Puede sufrir transposiciones ó isomerizaciones
a través del ENAMINOL.
CH2OH
O
NH-R1
OH
HO
OH
GLUCOSILAMINA
OTROS PRODUCTOS PRIMARIOS:
TRANSPOSICIÓN DE AMADORI
H
C
H
C
.
.
.
H
+
NH
R
OH
ALDOSILAMINA
H
C
NH
C
.
.
.
O
R
H
H
C
NH
C
.
.
.
O
R
1 - AMINO -1 - DESOXICETOSA
ENAMINOL
TRANSPOSICIÓN DE HEYNS
H
C
C
.
.
.
H
H
H
OH
+
NH
R
CETOSILAMINA
C
O
C
.
.
.
NH
H
R
ENAMINOL
H
C
O
C
.
.
.
NH
R
Leche en polvo
Frutas desecadas
(melocotón, albaricoque)
Extractos hígado
Verduras desecadas
2 - AMINO - 2- DESOXIALDOSA
TAUTOMERÍA CETOENÓLICA:
H
H
H
H
C
O
C
OH
C
.
.
.
OH
C
.
.
.
O
ALDOSA
H
H
1,2-ENODIOL
C
OH
C
.
.
.
O
CETOSA
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:
H
C
O
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
CH2OH
D - XILOSA
O
HO
+
H 2O / Q
H2N C COOH
H2
GLICINA
NEUTRO
H3C
O
CH
MELANOIDINAS
N
CH2COOH
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.
MEDIDAS PARA EVITAR LAS REACCIONES DE MAILLARD EN
LA MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE ALIMENTOS
1) DISMINUCIÓN DEL PH
pH básico cataliza enolizaciones y rupturas.
Si aumenta el pH, se arranca el H+ con facilidad y se dan deshidrataciones
2) UTILIZACIÓN DE BAJA Tª
Velocidad de reacción
Tª
3) UTILIZAR BAJAS aw
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.
H
C
O
H2NR
..
.
+NaHSO
3
C N R
OH
H C SO3Na+
..
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:
Ejemplos:
D - GLUCOSA + VALINA (1/1)
D - GLUCOSA + GLICINA (1/1)
Tª = 100ºC
Tª = 100ºC
D - GLUCOSA + GLUTÁMICO (1/1)
D - GLUCOSA + VALINA (1/1)
 ESTAS
Tª
Tª
AROMA A PAN DE CENTENO
AROMA A CARAMELO
= 100ºC
AROMA A CHOCOLATE
= 180ºC
AROMA A CHOCOLATE
REACCIONES SE LLEVAN A CABO A NIVEL INDUSTRIAL
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)
OH
Ácido málico:
CH
COOH
CH2
COOH
COOH
Ácido cítrico:
COOH
CH2
C
CH2
COOH
OH
HO
COOH
Ácido quínico
OH
HO
OH
• 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
R
CH
HO
R
CH
COOH
ac. p-cumárico: R=R’=H
ac. cafeico: R=OH; R’=H
ac. ferúlico: R= OMe; R’= H
ac.sinápico: R=R’=OMe
PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO
COMPUESTOS FENÓLICOS
(p.e. ac. fenólicos)
PFO
MELANOIDES
# también antocianos, flavonoides, catequinas...
PFO = POLIFENOLOXIDASA:
Oxidorreductasa
Metaloenzima (Cu 2+)
pH óptimo: 5-7
OH
PFO
OH
O
PFO
OH
MONOFENOL
O
QUINONA
O-DIFENOL
O
polimerización
HO
O
HIDROXIQUINONA
POLÍMEROS
oxidación
no enzimática
MELANOIDES
(coloreados)
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----> micropulverización de CO2 supercrítico a
presión
2.3. POLISACÁRIDOS
• a) Almidón
• b) Celulosa
- compuesto orgánico natural más abundante
- componente fundamental de la pared celular
- polímero de glucosa b (1--> 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
d) PECTINAS
Forman parte de la pared celular vegetal
Son esteres metílicos del ácido poligalacturónico
Importancia en zumos
Turbiedad: Factor de calidad que depende de los sólidos en
suspensión:
Un zumo clarificado
No tiene valor comercial
 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 Ca+2.
TIPOS DE PECTINAS
1. PECTINA DE ALTO METOXILO: soluble en agua
2. PECTINA DE BAJO METOXILO:
 Se obtiene por hidrólisis de la de  MeOH
 Insoluble en H2O con el Ca2+ del zumo
 Si COOMe es : Ácidos Pectínicos
 Si COOMe es 0: Ácidos Pécticos
3. PROTOPECTINA: unida a la celulosa en forma insoluble
 Durante la maduración:
 protopectina
 bajo metoxilo
 El % pectinas totales en zumo depende:
- De la presión usada en la expresión.
Mayor presión incorpora
más pulpa
más pectinas del albedo.
- De la pulpa residual (tras tamizado).
ENZIMAS PECTOLÍTICAS
A) Poligalacturonasas (PG) y Pectinliasas (PL)
Rompen los enlaces glicosídicos
B) Pectinmetilesterasa (PME)
Hidrolizan los enlaces éster de los grupos
carboxílicos esterificados
A) Poligalacturonasas (PG) y Pectinliasas (PL)
Rompen enlaces glicosídicos en pectinas de alto metoxilo, en ácidos
pectínicos y en ácidos pécticos (actúan sobre distintos sustratos)
POLIGALACTURONASA
(hidrolasa)
PECTINLIASA
(liasa)
EXO: actúan en los extremos de la cadena, producen:
 rápido del poder reductor
 lenta de la 
ENDO: actúan sobre enlaces del interior, producen:
 rápido de la 
B) Pectinmetilesterasa (PME)
Pectinas y PME residen principalmente en la pulpa.
Rompe enlace ester y libera metanol, y a partir de la pectina de 
Metoxilo :
 Metoxilo
Ac. Pectínico
Ac. Péctico
(Grupos COOH libres precipitan con Ca2+)
Zumo Natural
(pérdida de “Nube”,
clarificación)
Zumo concentrado
(Gelificación y al rediluirse
falta la “Nube”)
A   PME: Mayor formación de:
- Pectina de bajo Metoxilo
- Ac. Péctico
Más Gelificación o
Pérdida de Nube
 Inactivación de la PME por pasteurización:
Muy importante para evitar la clarificación:
- Frutos que han sufrido heladas
- Frutos con más pulpa
 Eliminación de Ca2+ (añadiendo oxalato por ejemplo,
no aplicable industrialmente).

Con tratamiento con PG:  longitud de la cadena
pectatos cálcicos solubles de bajo Pm
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
 Metoxilo
Con sacarosa y ácidos.
Elaboración mermelada y jalea.
 Metoxilo
Con Ca2+ para productos dietéticos.
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 industriales
a) lavado en general:
- de frutas troceadas
- escaldado en agua caliente
- líquido de gobierno
- escaldado en vapor (< pérdida)
b) pelado químico (NaOH, detergentes...): se produce
pérdida de capas externas
c) oxidación:
- importante eliminar O2: desaireación
- importante eliminar metales
Degradación
Factores que influyen en la
degradación: P parcial O2, pH, Tª,
Cu2+ o Fe2+
En fabricación industrial se inhibe su degradación por:
 Desaireación a vacío.
 Pasteurización rápida.
 Concentración a Tª ambiente
 Conservación a bajas Tª.
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 ---> + fácil
• Pérdida de aromas en los procesos industriales por
evaporación o alteración por calor---> adición de aromas
- artificiales: obtenidos por síntesis o comp. no naturales
que imitan otros aromas
- naturales: p.e citral; obtenido por destilación
3. METABOLISMO TRAS LA
RECOLECCIÓN
• Mientras la parte comestible está unida a la planta madre
---> FOTOSÍNTESIS
• Cuando la parte comestible está separada de la planta
madre ---> PROCESOS RESPIRATORIOS
- La sacarosa y el almidón son las principales reservas que
se consumen “vía respiración” ---> oxidación de azúcares
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O
(se obtiene también calor y ATP)
• La ruta metabólica completa tiene dos vías:
a) GLICOLISIS:
Piruvato ---> Acetil CoA ---> C. Krebs
b) VÍA PENTOSA FOSFATO
se incorpora en un punto de la cadena de la glicolisis --->
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 ---> importancia de la
respiración posrecolección
3.1. RESPIRACIÓN POSRECOLECCIÓN
• Medida: CO2 desprendido/kg fruta/ h
- valor elevado ---> disminuye la vida en almacén
• CLIMATERIO:
La intensidad respiratoria de las frutas disminuye durante
su desarrollo y también después de la recolección
En 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 ---> se inician cambios bioquímicos con
producción de etileno que implican un aumento de la
respiración ---> MADURACIÓN
Modelo climatérico de respiración
• 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
La actividad respiratoria depende de:
• a) temperatura: un aumento de 10ºC duplica o triplica la
actividad respiratoria
Este 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
• b) presión parcial de O2 y CO2
- reducción de Pp O2< 21%
- incremento Pp CO2> 0.03%
reducen la actividad respiratoria
• 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 ---> aumenta síntesis de
proteínas (enzimas), con el consiguiente aumento en síntesis
de RNA y velocidad de transcripción ---> 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
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 CELULAR
a) Pectinas:
- protopectina insoluble -----> pectina soluble
(la pectina total no varía)
- en sobremaduración (actividad PG y PE)
· pectina soluble ------> ac. galacturónico
( disminuye la pectina total)
textura arenosa (manzana, pera...)
· desmetilación dela pectina: grado de esterificación
85% al 40% (pera, melocotón, aguacate...)
b) Celulosa y hemicelulosa
- aumenta actividad enzimática (celulasas y hemicelulasas)--->
liberación de azúcares
- se pasa de un producto insoluble a otro soluble ---> cambios
en textura
• 3.2.3. ALMIDÓN
- durante desarrollo en el árbol: aumenta % almidón dando
consistencia a los frutos
- tras la recolección, durante almacenamiento ---> desaparece
• 3.2.4 ÁCIDOS
disminuye sabor agrio
- disminución ácidos alifáticos
- disminución ácidos fenólicos
equilibrio dulzor- acidez
- excepto limón: aumento de ácidos en la maduración
• 3.2.5. COLORANTES
Verde
Otro color
· disminuye clorofila
· síntesis de carotenoides
· síntesis de antocianos (activada
por la luz)
• 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)
Las pautas biosintéticas de los aromas son conocidas en
algunos casos
I. oxidación de ácidos grasos ------> aldehídos
II. ruta del ácido mevalónico ---> terpenoides
III. desaminación y descarboxilación de
aminoácidos
------> aldehídos ----> alcoholes , ácidos y
ésteres
• 3.2.7. PROTEÍNAS
- aumentan al comienzo del almacenamiento, después
disminuyen lentamente
- en el climaterio-----> 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)
Descargar

Sin título de diapositiva