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Dr. Antonio Rodríguez Zevallos

Química de Alimentos

VITAMINAS I.

IMPORTANCIA ♦ Elementos nutritivos indispensables para un buen funcionamiento del organismo humano. ♦ Los alimentos que consumimos nos deben proporcionar las cantidades requeridas diarias.

Podemos estudiar estos componentes de los alimentos bajo 2 consideraciones: 1. ¿Qué elementos nutritivos (vitaminas) tienen los alimentos y en qué cantidades son requeridos por el hombre? 2. ¿Cuál es la estabilidad relativa de estos elementos y cómo son afectados por el manipuleo y procesamiento de los alimentos? El primer punto será expuesto muy someramente porqué es tema del curso de nutrición humana, en cambio, nos ocuparemos del segundo punto que se refiere a su estabilidad relativa en los alimentos y esto está relacionado con sus propiedades químicas, y luego se tratará los casos en los qué se ha observado pérdidas durante el procesamiento y conservación. Los procesadores de alimentos deben satisfacer las necesidades de los consumidores ya que día a día son más exigentes no sólo que los alimentos sean gustosos, atractivos sino que posean una calidad nutritiva aceptable y ello quiere decir que un producto alimenticio debe proporcionar los nutrientes, normalmente característicos del grupo de alimentos del cual forma parte.

El desarrollo del tema comprende: 1.

Composición de los alimentos en vitaminas

2.

Propiedades químicas y su estabilidad

3.

Pérdidas durante su procesamiento y conservación

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NECESIDADES ALIMENTICIAS EN LA ACTUALIDAD 1. 2. 3. 4.

Alimentos gustosos, coloridos y atractivos en general Alimentos frescos, mínimamente procesados Alimentos de alto valor nutritivo Alimentos que ayuden a controlar ciertas enfermedades

Ejm: Bajos en azúcares, diabéticos. Bajos o sin Lactosa, intolerantes Altos en Proteínas, debilidad general En la industria alimentaria se toma como criterio de importancia a la conservación de las vitaminas. II. COMPOSICIÓN DE LOS ALIMENTOS EN VITAMINAS Existen muchos manuales donde se consignan las concentraciones de muchos de los nutrientes esenciales de alimentos frescos y cocidos en cuanto a vitaminas y minerales. Se debe tener en cuenta que los datos no siempre concuerdan y el análisis directo es necesario para verificar la información. a. Tablas de Composición de alimentos peruanos de Collazos y otros. b. Tablas de Composición de alimentos. Instituto Nacional de Nutrición. c. Tablas de Composición de alimentos de diferentes países. Requerimientos dietéticos del hombre Pueden ser expresados por la ingesta diaria recomendada (IDR) del Food Nutrition Board, National Academy of Sciences, National Research Council. También se le denomina RDA = aporte diario recomendado. Se asignan diferentes RDA según la edad, el sexo (también para mujeres lactantes) y la actividad física e intelectual. A partir de esta información más la de composición de alimentos se puede preparar dietas. Se debe indicar adicionalmente que la disponibilidad de nutrientes de diferentes fuentes alimenticias depende de la eficiencia de absorción en el organismo. Ejm: Fe, eficiencia de absorción depende de la fuente: cereales.

en carnes es mayor que en

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III.

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS VITAMINAS Y SU ESTABILIDAD 1. Vitaminas hidrosolubles 1.1 Ácido ascórbico Compuesto muy soluble en agua, posee propiedades ácidas y reductoras. Estas características se deben a su estructura de enediol, que se halla conjugada con el grupo carbonilo en el anillo lactona. Estabilidad: Le afecta principalmente el calor y la exposición al O2 produce grandes pérdidas. Es relativamente estable en medio ácido. También participa en reacciones del oscurecimiento no enzimático (ONE) degradándose y finalmente su estabilidad esta influenciada por la Aw del alimento que lo posee. Otros factores que influyen en su estabilidad son la concentración de sales y azúcares. 1.2 La tiamina o vitamina B1 Consta de una pirimidina sustituida unida a un tiazol sustituido por un grupo metileno. La L-α tiamina se encuentra ampliamente distribuida en los alimentos, bajo diferentes formas: ♦ Tiamina libre ♦ Éster del ácido pirofosfórico (cocarboxilasa) ♦ Unida a la respectiva apoenzima (como coenzima) en el metabolismo CHO’S

CH2 H2C

N

CH3

NH2 N

CH2 – CH2OH S

Debido a la presencia de nitrógeno cuaternario, es una base fuerte y se halla totalmente ionizada en el margen de pH normal de los alimentos. Estabilidad: Depende del pH, temperatura, fuerza iónica, tipo de tampón, así como de otras especies reaccionantes. La destrucción térmica origina el olor “a carne cocida” La tiamina se pierde fácilmente por lixiviación durante la cocción y durante la molienda de los cereales. Por la acción de la enzima tiaminasa. 1.3 La riboflavina o B2 Es un cofactor enzimático y se encuentra en los tejidos, principalmente como coenzima flavina – adenina – dinucleótido (FAD). Las enzimas asociadas con esta vitamina,

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llamadas flavoproteínas, catalizan oxidaciones o deshidrataciones de aminoácidos, aldehídos o piridinnucleótidos. Estabilidad: Es termoestable y no le afecta el oxígeno atmosférico. Es estable en soluciones fuertemente ácidas pero es inestable en soluciones alcalinas. Se descompone rápidamente por exposición a la luz, por descomposición fotoquímica del ribitol a lumiflavina. 1.4 Niacina o ácido nicotínico Es una piridina – β ácido carboxílico y la nicotinamida es la amida correspondiente. En los sistemas vivientes se la encuentra como una de las coenzimas de la nicotinamida (NAD, NADP). Estabilidad: Es bastante estable, insensible al calor, luz, aire, ácidos o álcalis. Es estable en los alimentos, pero pueden ocurrir pérdidas en los vegetales, como en la preparación y el escaldado, como las demás. 1.5 Vitamina B6 Existen 3 compuestos que tienen actividad de vitamina B6 ♦ Pyridoxal (I) ♦ Piridoxina o piridoxol (II) ♦ Piridoxamina La forma piridoxal (I) abunda en los alimentos en forma de fosfatos, actúa como coenzima Estabilidad: Las 3 formas son estables al calor pero son descompuestas por los álcalis. 1.6 Ácido fólico Consiste en un anillo de pteridina unido al ácido p – amino – benzoico, que a su vez se une por enlace amida al ácido glutámico. Estabilidad: El ácido fólico es estable a los álcalis bajo condiciones anaerobias, pero bajo condiciones aeróbicas se produce hidrólisis, la cadena se rompe y forma ácido glutámico y ácido pterin – 6 carboxílico. 1.7 Vitamina B12 Se la conoce como cianocobalamina (cobalto), sustancia cristalina y roja. Sólo se encuentra en tejidos animales, pero es sintetizada por microorganismos. Estabilidad: La vitamina B12 no es destruida por tratamiento fuerte de calor. A pH alcalino o en presencia de agentes reductores, como ácido ascórbico o sulfito, las pérdidas pueden ser considerables. El pH óptimo de estabilidad es de 4 a 6.

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1.8 Ácido pantoténico Se presenta en los alimentos formando parte de la coenzima A. Estabilidad: Compuesto muy estable a pH entre 4 y 7. Pasado el intervalo de pH estable, el grupo amida es susceptible de hidrólisis y se origina β – alamina y ácido pantoico. En productos enlatados de origen animal las pérdidas variaron entre 20 y 35%, y en alimentos vegetales, de 46 a 78%. 1.9 Biotina Consiste en la fusión de 2 anillos de 5 miembros formados a partir de urea y el anillo tiofeno. La biotina esta distribuida a través del reino animal y vegetal. Es la coenzima de las carboxilaciones y transcarboxilaciones. Esta vitamina la sintetiza el hombre. Estabilidad: La biotina pura es muy estable cuando se expone al calor, luz, aire y la acidez moderada y condiciones neutras (pH óptimo 5 – 8). 2. Vitaminas liposolubles: 2.1 Vitamina A La estructura de la vitamina A puede ocurrir como un alcohol libre, esterificado con los ácidos grasos, como aldehído o como ácido (hidrocarburos insaturados en C 20 y C40). Los carotenoides por procesos metabólicos se convierte en vitamina A (1u vit A ~ 6u caroteno) Estabilidad: Hay diferentes caminos de la destrucción: -En ausencia de O2: el tratamiento térmico produce isomerización (cis – trans) Ej. alimentos enlatados. -En presencia de O2: se producen grandes pérdidas, estimuladas por la luz, enzimas y por cooxidación con hidroperóxidos lipídicos. Los alimentos desecados son más susceptibles a las pérdidas de provitamina A durante el almacenaje, dada su propensión a oxidarse. 2.2Vitamina K Varios derivados naftaquinónicos liposolubles están presentes en las plantas verdes. Como también es sintetizada por las bacterias intestinales, sus deficiencias en individuos normales son raras. Estabilidad: Son compuestos fotoreactivos, se conoce poco su comportamiento en los alimentos. 2.3 Vitamina E Es soluble en grasa, se encuentra en la forma de tocoferoles y tocotrienoles. El más activo en el grupo es el α–tocoferol. También posee acción antioxidante.

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Estabilidad: Pérdidas pueden ocurrir por causas mecánicas o por oxidación. Ej. desgerminación de granos. También los alimentos deshidratados por las mismas razones que sobre la vitamina A. 2.4 Vitamina D Derivados del esterol poseen actividad de Vitamina D. Es soluble en la grasa y es sensible al oxígeno y luz. La leche es enriquecida o fortificada con vitamina D. Estabilidad: La estabilidad en los alimentos no parece ser un problema significativo.

RESUMEN DE LA ESTABILIDAD DE LAS VITAMINAS Nutrientes

Ácido ascórbico Tiamina Riboflavina Vitamina B6 Vitamina B12 Acido Fólico Niacina Biotina Ácido pantoténico Colina Vitamina A Vitamina D Tocoferoles Vitamina K

Neutro

Ácido

Alcalino

Aire u oxígeno

Luz

Calor

Pérdida máxima por cocción

I

E

I

I

I

I

100

I E E E I E E E

E E E E I E E I

I I E E I E E I

I E E I I E E E

E I I I I E E E

I I I E I E I I

80 75 40 10 100 75 60 50

E E E E E

E I E E I

E E I E I

I I I I E

E I I I I

E I I I E

5 40 40 55 5

IV. CAUSAS GENERALES DE LAS PÉRDIDAS DE VITAMINAS EN ALIMENTOS PROCESADOS Los alimentos procesados se hallan, en mayor o menor medida, expuestos a pérdidas en los contenidos de vitaminas. Los métodos de procesamiento modernos buscan minimizar estas pérdidas. Hay factores previos al procesamiento que influyen en el contenido de nutrientes. Entre ellos tenemos: ♦ Variación genética ♦ Grado de madurez. Ej. Vitamina C en tomate verde-maduro. ♦ Manipulación después de la cosecha o del sacrificio ♦ Factores climáticos, así como condiciones del terreno, uso y tipo de fertilizantes, disponibilidad de agua y luz. 6

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Pérdidas de vitaminas en las operaciones preparatorias previas al tratamiento final Operaciones de pelado (eliminación de pieles y cortezas en frutas y hortalizas) Operaciones de corte y subdivisión de porción comestible Operaciones de lavado Operaciones de escaldado o blanqueo y cocción. Se producen pérdidas de nutrientes hidrosolubles. Se produce exposición del producto al oxigeno. El blanqueo produce las pérdidas más importantes. Pérdidas debido a tratamientos químicos Alimentos tratados por conservadores o coadyuvantes de fabricación pueden tener efectos perjudiciales sobre las vitaminas. -Agentes oxidantes destruyen a menudo vitaminas A, C y E. Ejemplo, blanqueadores o mejoradores de harina. -El empleo del SO2 (dióxido de azufre) destruye la tiamina (B1). Pérdidas durante la molienda de granos Durante la molienda se experimentan pérdidas importantes de nutrientes cuyo grado depende de la eficacia en la separación del endospermo de las capas más externas y del germen. Según el grado de molienda: molienda más fina aumenta las Pérdidas en Vitaminas. Pérdidas por reacciones de alteración y cambio de características organolépticas: -Reacciones enzimáticas Ej. La ácido ascórbico oxidasa en vegetales destruye la vitamina C La tiaminasa destruye la tiamina (B1) -Oxidación de lípidos La formación de hidroperóxidos causa la oxidación de carotenos (provitamina A), tocoferoles (vitamina E), piridoxina (vitamina B6), ácido pantoténico, etc. -Reacciones de pardeamiento no enzimático de carbohidratos: Estas reacciones producen compuestos carbonilados altamente reactivos, que pueden reaccionar con algunas vitaminas como en el caso anterior.

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