Bioquímica y Calidad Alimentaria: Fundamentos en Carne, Lácteos, Huevos, Cereales y Aceites

Parámetros de Calidad de la Carne

• pH:
  • A los 45 minutos post-mortem debe ser > 6,1.
  • A las 24 horas debe bajar a 5,6 – 5,9.
• Color: Relacionado con **pigmentos** y su **oxidación**.
• Flora bacteriana: Afecta la **seguridad** y **calidad** del producto.
• Retención de agua: Idealmente entre 2% y 6% de pérdida por **goteo**.
• Grasa intramuscular: Ideal entre 2% y 4%.
• Oxidación lipídica, textura y **atributos sensoriales** como **sabor**, **jugosidad** y **terneza**.

Transformación del Músculo en Carne

• Etapas post-mortem que afectan la terneza:
  1. Tenacidad de fondo: Propiedad del **tejido conectivo**, no cambia con el tiempo.
  2. Endurecimiento: Por **acortamiento del sarcómero** durante el **rigor mortis**.
  3. Tenderización: Resultado de la **actividad enzimática** (**proteólisis**) que degrada **proteínas estructurales**.
• Sistema de Calpainas:
  • **Enzimas** activadas por **calcio** a **pH neutro**.
  • Involucradas en la degradación de proteínas como la **titina**, contribuyendo al **ablandamiento**.

Degradación del Color

• Factores que la provocan:
  • **Oxígeno**, **luz**, **nitritos**, **bacterias** y **desinfectantes**.

Bioquímica del Pescado

• Clasificación:
  • Según profundidad: **pelágicos** (ej. atún, salmón) y **demersales** (ej. bacalao).
  • Según lípidos: **magros** (<3%), **semigrasos** (3–5%) y **grasos** (>5%).
• Alteraciones principales:
  • Autólisis: Degradación de **glucógeno**, **ATP** y **compuestos nitrogenados**.
  • Enzimática: **Proteasas** (ablandan), **lipasas** (oxidación de grasas), **descarboxilasas** (formación de **histamina**).
  • Microbiana: Producción de **aminas biogénicas** (**histamina**, **cadaverina**, **putrescina**), mal olor (**TMA**).
  • Factores que influyen: **Contenido lipídico**, **estado de captura**, **contaminación bacteriana** y **temperatura**.

Composición y Parámetros de Calidad de la Leche

• Composición Típica:

  • 88 % **agua**
  • 12 % **sólidos** (3,5 % **grasa**; 4,5 % **lactosa**; 3 % **proteínas** (**caseína**); 1 % **sales minerales**)

• Control de Calidad:

  • **Recuento microbiológico** < 500 000 **UFC/mL**
  • **Materia grasa** (método **Gerber**)
  • Detección de **adulteraciones** (**aguado**, adición de grasa)
  • Presencia de **inhibidores** (**antibióticos**)

• Pruebas Físico-Químicas:

  • **Alcohol** (prueba de **estabilidad**)
  • **pH** ≈ 6,5
  • **Acidez titulable** 16–18 °Th
  • **Densidad** 1 027–1 033 g/L
  • **Punto crioscópico** –0,56 °C
  • Control de **temperatura** ≤ 4 °C

Transformaciones Lácteas: Del Cuajado al Queso

1. Cuajado:

   • Uso de **enzimas** (**renina/cuajo**) para **coagular** la **caseína**.

2. Elaboración de Queso:

   • **Estandarización de grasa**
   • Siembra con **cultivos lácticos**
   • **Coagulación** y **corte de la cuajada**
   • **Desuerado**, **moldeado**, **salado** y **maduración**
   • Quesos frescos: Alto contenido de **agua**, corta **vida útil**, **coagulación** principalmente **enzimática**.

Yogur

• Fermentación Láctica:

  • Cepas: Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus

• Proceso:

  1. **Pasteurización** (85 °C × 30 s)
  2. Siembra de **cepas**
  3. **Incubación** (44 °C × 4 h)
  4. (Opcional) Adición de **fruta**
  5. **Envasado**

Manjar (Dulce de Leche)

• Definición: **Evaporación** de leche con **azúcar** hasta **concentración** y **reacción de Maillard**.
• Ingredientes: **Leche pasteurizada**, **azúcar**, **sorbato de potasio** y **benzoato de sodio**.
• Tecnología: **Mezcla** → **evaporación** → **tostado de azúcares**.
• Defectos comunes: **Cristalización**, texturas **arenosas** o **pegajosas** por exceso de azúcar, enfriamiento lento, batido inadecuado.

Mantequilla y Crema

• Parámetros de la Mantequilla:

  • 82 % **materia grasa**
  • 14 % **humedad**
  • **Índice de peróxidos** ≤ 0,2 meq O₂/kg

• Defectos:

  • **Quebradiza** y **grumosa** (**cristales grandes**)
  • **Blanda** o **pegajosa** (exceso de batido)
  • **Arenosa** (mala desacidificación)
  • **Enranciamiento** (**hidrólisis de grasas**)
• Estabilización de Crema: Clave evitar la **separación grasa/agua** mediante **homogeneización** y **aditivos estabilizantes**.
• Parámetros de la Leche para Crema: **pH** 6,7; **densidad** 1,015 g/L; **punto crioscópico** –0,40 °C.

Pasteurización

• **Proceso térmico** (p.ej. 72 °C × 15 s o 85 °C × 30 s) para destruir **microorganismos**, **esporulados** o no, garantizando **seguridad** y **estabilidad**.

Casos Prácticos Propuestos

• Estabilizar crema para que no se separe (evaluar **homogeneización** y **aditivos**).
• Reprocesar leche retornada: Analizar según el **Reglamento Sanitario de los Alimentos** (artículos 203–239) antes de su uso en otros **productos lácteos**.

El Huevo

• Estructura y Componentes Principales:

  • Clara (albúmina): 60 % del huevo; 90 % **agua**, **proteínas** con **aminoácidos esenciales** y trazas de **minerales/vitaminas**. Las **chalazas** fijan la yema al centro en huevos frescos.
  • Cáscara: Rica en **minerales**, **porosa** y **permeable**; dos **membranas proteicas** (interna y externa) forman la **cámara de aire**, cuyo tamaño indica la edad del huevo.

• Composición Nutricional (valores por 100 g, USDA):

  • Clara cruda: 76,2 g **agua**; 12,6 g **proteínas**; 9,51 g **grasa**; 0,72 g **HC** (hidratos de carbono).
  • Yema y Micronutrientes: **Selenio** (30,7 µg), **colina** (294 mg), **retinol** (160 µg), **luteína** + **zeaxantina** (503 µg), **vitaminas B6, B12, D y E**, con ligeras variaciones según la cocción.

• Proteínas de la Clara:

  • Principales responsables de la formación de **geles** y **espumas** en aplicaciones culinarias e industriales; aportan alta **digestibilidad** tras **desnaturalización**.

• Calidad y Cambios en Almacenamiento:

  • Durante el almacenamiento aumenta el **pH** de la clara (7,4→9,7), se reduce su **viscosidad**, la yema se aplana y la **cámara de aire** crece.
  • En huevo en polvo, la **Reacción de Maillard** (**azúcares** + **aminoácidos**, pH ~7) genera **melanoidinas** (color pardo) y **volátiles**, afectando **solubilidad** y **aroma**.

• Contaminación Microbiana:

  • Vías de entrada: **Transovárica** (formación), **oviductual** (paso por oviducto) y **transcascárida** (a través de la cáscara).
  • Putrefacción:
    • **Verde** (*Pseudomonas fluorescens*): yema verdosa y olor frutal.
    • **Incolora** (*Pseudomonas*, *Acinetobacter*, *Alcaligenes*): yema desmoronada, olor pútrido.
    • **Negra** (*Proteus*, *Aeromonas*): olor pútrido intenso.
  • Salmonella: Puede estar interna sin síntomas en la gallina; cocción a ≥71 °C de yema y clara es la medida más eficaz para eliminarla.

• Desnaturalización de Proteínas:

  • **Agentes físicos o químicos** rompen **estructuras terciarias/cuaternarias**, aumentando la superficie de contacto con **enzimas digestivas** y la **viscosidad**, fundamento de la **coagulación** y **espumado de claras**.

Cereales

Los cereales contienen principalmente:

• **Hidratos de carbono** (mayoría del contenido)
• **Proteínas** (varía por tipo de cereal)
• **Grasas**, **fibra** y **cenizas**

Comparativamente:

• La **avena** es rica en **proteínas** y **fibra**.
• El **maíz** tiene mayor contenido en **grasa**.
• El **trigo** y el **centeno** tienen buena cantidad de **proteínas** y **carbohidratos**.

Trigo y Aptitud Panadera

El trigo se evalúa por:

• **Sedimentación:** Indica la **calidad del gluten** (**trigo fuerte**, **intermedio**, **suave**).
• **Parámetros farinográficos:** **Absorción de agua**, **desarrollo** y **estabilidad de masa**, **caída** (debilitamiento).
• **Alveograma:** **Fuerza panadera (W)**, **tenacidad (P)**, **extensibilidad (L)**, **índice de elasticidad (G)**, y su relación **P/L**.

A partir de estos parámetros, se clasifica la **aptitud panadera** desde calidad óptima hasta baja.

Comparación de Harinas

Se presentan **análisis químicos** y **farinológicos** de dos harinas. Una posee mayor **proteína** y menor **índice de caída** (mejor **calidad panadera**).

Fermentación del Pan

Durante la **fermentación del pan**:

• Se generan **CO₂** y **etanol** (expande el pan).
• Se liberan **aromas** y **sabores**.
• Se produce la **coagulación del gluten** y **gelatinización del almidón**.

Avena

Muy valorada por:

• **Fibra dietética**, especialmente **beta-glucanos** (**solubles**, **prebióticos**).
• **Proteínas**, **lípidos** (ricos en **ácidos grasos insaturados**), **minerales** y **vitaminas**.
• Mejora la **salud digestiva**, regula **glucosa** y reduce **colesterol**.

Se usa en **productos funcionales**: galletas, barras, yogures, cereales extruidos, etc.

Maíz

Usos:

• **Alimentación animal** y **humana**.
• Industria del **almidón**, **jarabes** y **bebidas alcohólicas**.

El **almidón del maíz** sufre procesos como **gelatinización**, **retrogradación** y **modificaciones industriales**.

Cebada y Cerveza

La **cebada** se **maltea** (**germina** y **tuesta**) para producir **cerveza**:

1. Activación de **enzimas** (**amilasas** y **proteasas**).
2. Obtención de **mosto** rico en **azúcares** y **aminoácidos**.
3. **Fermentación alcohólica** con **levaduras**.

Frutas y Hortalizas

Cambios Postcosecha

• **Pérdida de agua:** Causa **marchitamiento**, pérdida de **color**, **nutrientes** y **textura**.
• **Cambios en carbohidratos:** El **almidón** se degrada en **azúcares**, lo que genera **sabor dulce** y suaviza la **textura**.
• **Compuestos nitrogenados:** Disminuyen **proteínas** y aumentan **aminoácidos**.
• **Pérdida de pigmentos:** **Clorofila** y otros se degradan, afectando el **color**.
• **Cambios nutricionales:** Afectan el **valor alimenticio**.

Fisiología y Bioquímica

Factores Intrínsecos:

• **Respiración:** Continúa tras la cosecha, es clave para la **maduración**.
• **Transpiración:** **Pérdida de agua**, influye en **calidad** y **vida útil**.
• **Maduración:** Regulada por **etileno**, hormona vegetal. Frutas se clasifican en:
  • **Climatéricas:** Maduran tras cosecha (ej. plátano, mango).
  • **No climatéricas:** No maduran después de ser cosechadas (ej. cítricos, sandía).
• **Senescencia:** Fase final; textura muy blanda, insipidez, y mayor riesgo de infección.

Factores Extrínsecos:

• **Temperatura:** Influye en **respiración**, **crecimiento microbiano** y **daño por frío**.
• **Humedad relativa:** Afecta **transpiración** y **proliferación de microorganismos**.
• **Composición atmosférica:** Regula **maduración** y **trastornos fisiológicos**.
• **Ventilación:** Clave para evitar acumulación de **CO₂** y pérdida de peso.
• **Luz:** Menos determinante pero puede afectar algunos procesos.

Desórdenes Fisiológicos Comunes:

• **Partidura:** Ruptura del fruto, ligada a **madurez** y exceso de **agua**.
• **Golpe de sol:** Daño por exceso de exposición solar.
• **Deshidratación:** Por baja **HR** y altas temperaturas.
• **Daño por frío:** **Pardeamiento**, **harinosidad**, pérdida de sabor.
• **Arenosidad:** Pérdida de **jugosidad**, común en duraznos, por acumulación de **pectinas**.
• **Pardeamiento enzimático:** **Oxidación superficial** que causa coloración marrón.

Aceites y Grasas

Propiedades Térmicas Importantes

• **Punto de fusión:** Temperatura a la que la grasa pasa de sólida a líquida.
• **Punto de humo:** Temperatura a la que el aceite comienza a humear; baja con impurezas.
• **Punto de ignición:** Temperatura a la que el aceite se inflama.
• **Punto frío:** Indica estabilidad a baja temperatura.

Deterioro y Reacciones en Grasas y Aceites

Rancidez Oxidativa:

• Principal causa de **deterioro**.
• Causada por el **oxígeno** sobre los **lípidos**.
• Implica tres fases: **iniciación**, **propagación**, **terminación**.
• Produce **sabores rancios**, **compuestos tóxicos** y reduce **calidad**.

Oxidación Enzimática:

• **Enzimas** como **lipoxigenasa** catalizan la **oxidación de ácidos grasos**.
• Requiere liberación previa de lípidos por **lipasas**.

Fotooxidación:

• **Oxidación** por efecto de la **luz** y presencia de **fotosensibilizadores**.

Factores que Aceleran la Oxidación

• Presencia de **oxígeno**.
• **Temperatura elevada**.
• **Luz** (forma **radicales libres**).
• **Metales traza** (**hierro**, **cobre**).
• **Grado de insaturación** de los **ácidos grasos**.
• Ausencia de **antioxidantes**.

Cambios Durante la Fritura

• Temperaturas entre 150 y 200°C.
• Aceleración de procesos químicos: **hidrólisis**, **oxidación**, **termooxidación**, **polimerización** e **isomerización**.

Efectos:

• **Hidrólisis:** Ruptura de **triglicéridos** → **ácidos grasos libres**.
• **Oxidación** y **autooxidación:** Formación de **peróxidos**, **radicales libres**.
• **Termooxidación:** Degradación por **calor**.
• **Polimerización:** Formación de **polímeros viscosos**, **espuma**, **residuos plásticos** en el aceite.

Deterioro del Aceite

• **Cambios visibles:** **Color oscuro**, **sabor rancio**, más **viscosidad**, **espuma**.
• Baja el **punto de humo**.
• Aparecen **compuestos tóxicos** como **acroleína** y **acrilamidas**.
• El alimento absorbe más aceite y pierde **calidad**.
• **Riesgo para la salud** del consumidor y del cocinero por inhalación de **vapores tóxicos**.