Universidad Técnica de Machala Facultad de Ciencias Químicas y de la Salud Escuela de Ingeniería Química
Tema:
Docente: Ing. Lisbeth Matute Cuarto año de Ing. Química Autoras:
Devora Gianella Ortega Maldonado Diana Carolina Tello Román Juliza Catherine Valdiviezo Valdiviezo Avendaño
2013 - 2014
LA OXIDACIÓN DE LOS LÍPIDOS La oxidación de los lípidos es la segunda causa de deterioro de los alimentos, después de la acción de los microorganismos. Tiene como consecuencias las alteraciones en el aroma y sabor (enranciamiento), en el color, la pérdida de determinados nutrientes y la formación de substancias potencialmente nocivas. La forma principal de oxidación de los lípidos es mediante una reacción de propagación en cadena de radicales libres, en la que a partir de ácidos grasos (libres o formando parte de lípidos más complejos) y oxígeno se van formando hidroperóxidos.
ROO• + R1H --→ ROOH + R1• R1• + O2 --→ R1OO• R1OO• + R2H --→ R1OOH + R2• R2• + O2 --→ R2OO• R2OO• + R3H --→ R2OOH + R3• Y así sucesivamente. De modo que la reacción se propaga indefinidamente, formando hidroperóxidos, mientras que de oxígeno y ácidos grasos oxidables. En una reacción global mediada por radicales libres pueden producirse también otras reacciones individuales: Reacciones de terminación:
R•1+ R•2 --→ R1- R2
Formación de nuevas cadenas:
ROOH --→ RO•
Las reacciones de terminación cortarían la oxidación, pero no son relevantes en este caso, dado que la vida de los radicales libres de ácidos grasos y de sus
hidroperóxidos es muy corta, y su concentración extremadamente baja, por lo que es extremadamente improbable que dos radicales se encuentren y puedan reaccionar, en lugar de hacerlo con otras moléculas de ácidos grasos. Las reacciones de formación de nuevas cadenas acelerarían la velocidad de la reacción global, y son muy importantes, dado que se producen con facilidad en presencia de determinados metales.
Reacciones de iniciación La reacción de iniciación consistiría en la formación de un radical libre a partir de un ácido graso, radical que pondría en marcha la reacción de propagación. La formación directa de un radical libre a partir de un ácido graso es muy difícil, y solamente se produce en algunas reacciones poco frecuentes. Una de ellas es por acción del radical hidroxilo, HO . El radical hidroxilo puede formarse por la llamada reacción de Fenton, a partir del agua oxigenada. •
H2O2 + Fe2+ --→ Fe3+ + OH- + HO• H2O2 + Fe3+ --→ Fe2+ + H+ + HOO•
•
El radical hidroxilo, HO , es extremadamente reactivo y puede arrancar un átomo de hidrógeno a casi cualquier molécula orgánica, incluyendo ácidos grasos. Existen también otras vías menos importantes de formación de radicales hidroxilo, como la radiólisis del agua El agua oxigenada puede aparecer en los alimentos debido a su uso como desinfectante o conservante (legal o ilegal) o formarse por diversas reacciones químicas o enzimáticas. Sin embargo, las reacciones de iniciación más importantes tienen lugar por la formación (catalizada por iones metálicos que pueden cambiar de valencia) de un radical hidroperóxido a partir del hidroperóxido de un ácido graso producido por una reacción previa a la de propagación. Los hidroperóxidos pueden formarse especialmente por la acción de la luz, a través de foto activadores, o por la acción de enzimas como las lipoxigenasas. Ese radical hidroperóxido es el que arranca el H a un carbono vecino a un doble enlace e inicia una cadena de propagación. Resulta obvio que el mismo esquema será el que produzca las reacciones de amplificación, en este caso a partir de hidroperóxidos producidos ya en la reacción de propagación. Parece claro que el efecto de los metales en la oxidación de los lípidos es
extraordinariamente importante, como iniciadores de la reacción de oxidación y como aceleradores una vez desencadenada.
ALTERACIONES QUÍMICAS Las principales alteraciones son consecuencia de la hidrólisis, la oxidación o la combinación de ambos procesos. Los términos aplicados a sus distintas alteraciones los son en genera de un modo amplio aunque al referirse al deterioro de una clases especial de grasas aceites pueden tener un significado definido. A veces se utiliza el término enranciamiento para indicar una alteración de cualquier tipo sufrida por las grasas, acompañada de olores o sabores desagradables. La alteración debida a la oxidación microbiana o química se denomina ENRANCIAMIENTO OXIDATIVO para distinguirla de las alteraciones consecutivas a la hidrólisis, causas por lipasas presentes originalmente en el alimento o precedentes de os microorganismos, a las que suele denominarse ENRANCIAMIENTO HIDROLITICO. Una oxidación extensa, generalmente a continuación de la hidrólisis y la liberación de ácidos grasos, puede dar lugar al ENRANCIAMIENTO CETONICO. La reversión del sabor consiste en la aparición de aromas anormales a consecuencia de un producto oxidativos que no alcanza la extensión necesaria para producir enranciamiento. Los aceites que contiene ácido linoleico, los aceites de pescado y aceites vegetales, por ejemplo, son susceptibles a la reversión del sabor. La oxidación de la grasas y aceites esta catalizada por diversos metales y radiaciones y por la humedad así como por numerosos microorganismos, y se evita o retrasa mediante a acción de antioxidantes naturales o añadidos. La hidrólisis producida por las lipasas determina la liberación de ácidos grasos y glicerina u otros alcoholes. Las grasas sometidas a uno o a ambos tipos de alteración pueden contener OXI o HIDROXIACIDOS, glicerina u otros alcoholes, aldehídos, cetonas y lactonas, y si poseen lecitina puede originar TRIMETILAMMINA, con su sabor a pescado. Las grasas de la leche y de la carne adquieren características similares al cebo como resultado de la oxidación, pero la mantequilla se dice que esta rancia cuando ha tenido lugar la hidrólisis a ácidos grasos y glicerina.
LOS MICROORGANISMOS LIPOLÍTICOS Son productores de lipasas contribuyen a provocar alteraciones en el sabor y el olor. Algunos ácidos grasos libres, liberados por la acción de las enzimas lipolíticas pueden impartir sabores y olores a rancio aún en concentraciones muy bajas. Los ácidos grasos menos volátiles son más susceptibles a la oxidación y luego a procesos de hidrólisis, dando por resultado alteraciones de sabor oxidativo. Muchas bacterias psicrotróficas, así como hongos y algunas levaduras son lipolíticas. Las lipasas bacterianas termo estables son de
particular interés, debido a que alteran productos almacenados durante períodos largos, tales como queso y mantequilla.
LIPASAS Es una enzima ubicua de la clase de las hidrolasas, que se usa en el organismo para disgregar los lípidos (grasas) de los alimentos de manera que se puedan absorber. Las lipasas, cuya denominación bioquímica es acil-Ester-hidrolasas, son enzimas relativamente específicas en su actividad catalítica y algunas de ellas se distinguen por su alta estéreo especificidad (esterificación, alcoholes y grupos amino). Es necesario considerar que los triglicéridos son moléculas estructuralmente asimétricas, de modo que cada unión del glicerol con un ácido graso particular es diferente de otra, dependiendo de la posición de la unión del ácido graso con el respectivo grupo hidroxilo del glicerol
FUNCION DE LAS LIPASAS: La función principal es catalizar la hidrólisis de triacilglicerol a glicerol. Las lipasas se encuentran en gran variedad de seres vivos, al igual que las esterasas hidrolizan grasas y aceites en los procesos digestivos; también están involucradas en el rompimiento y movilización de los lípidos dentro de las células de un organismo y de la transferencia de lípidos de un organismo a otro. El mecanismo de acción consiste en la hidrolisis de un ácido graso en presencia de alcohol obteniendo un éster y liberando agua.
El mecanismo catalítico de la lipasa se basa en un sistema de intercambio de cargas que consta en 4 etapas. Tras la unión del sustrato, se produce el ataque nucleofilico por parte de un grupo hidroxilo de la serina catalítica sobre el enlace éster del lípido, lo que lleva a la ruptura del enlace y a la formación de un intermediario entre el ácido graso y la serina nucleofilica. Posteriormente se libera el alcohol y se produce un segundo ataque nucleofilico por parte de una molécula de agua que ataca el enlace éster del intermediario transitorio, lo que produce liberación del ácido graso y la regeneración del centro catalítico
ACCION DE LAS LIPASAS EN EL ALIMENTO:
Las enzimas son aquellas que tienen que ver con un sin número de cambios a nivel fisicoquímico de los vegetales y de los frutos. Dichas enzimas tienen efecto deseable y no deseable. Entre los deseables tenemos que tienen efecto sobre las propiedades organolépticas del vegetal o fruto tanto frescos como procesados por ejemplo en la maduración de los frutos en las reacciones postmotem, en el pan. En los desagradables tenemos enranciamiento de los productos con alto contenido graso por el efecto de las lipasas y en los vegetales por la acción de la peroxidasas. La enzimas también afectan el valor nutricional de los productos ya que destruyen los nutrientes especialmente vitaminas como la tiamina y el ácido ascórbico, ese efecto no se da sobre el alimento. En la maduración de las frutas están implicados por menos 3 sistemas enzimáticos diferentes dicho efecto se dan sobre la textura, sabor y color; respecto a la textura actúan las enzimas pectolipticas que formaran los componentes péptico, estos son componentes insolubles en soluble tanto el uno como el otro de bajo peso molecular.
IMPORTANCIA INDUSTRIAL DE LAS ENZIMAS LIPOLÍTICAS
Pocas enzimas lipolíticas son las que han sido aisladas en forma pura y cristalizada, y poco se conoce acerca de su estructura y función. Las enzimas lipolíticas han cobrado gran atención por su potencial aplicación en biotecnología. Muchas son las aplicaciones que se han encontrado para las lipasas, en la industria del aceite, la producción de farmacéuticos, agroquímicos y componentes aromáticos. Las lipasas han pasado a ser una parte integral en la actual industria alimentaria. Se ha potenciado el uso de enzimas para mejorar los procesos químicos tradicionales en la manufactura alimentaria y, las lipasas, se usan actualmente en la producción de una variedad de productos como: queso y alimentos preparados. En la mayor parte de los casos la producción de enzimas debe de ser inducida por la adición de aceites y grasas. Aunque se reconocen casos en que las grasas no tienen efecto sobre la producción de estas. Las lipasas están generalmente unidas a las células por tanto inhiben la supe producción pero mediante la adición de un catión como magnesio; las lipasas se liberan y esto conducen a un título mayor de enzimas en el proceso de producción.
MICROORGANISMOS RECONOCIDOS BIOTECNOLÓGICAMENTE COMO PRODUCTORES DE LIPASA Las lipasas han sido aisladas de una gran variedad de microorganismos pero una de las primeras ha sido la especie Bacillus, la cual además de la producción de lipasas produce otras enzimas de interés industrial como son las Celulosas, Anilasas, Elastasas, etc. Las lipasas difieren en varias de sus propiedades, estas dependen de su origen (el cual puede ser fúngico, bacteriana, de mamíferos, etc.), ellas catalizan la hidrólisis o síntesis de una gran variedad de esteres carboxílicos y liberan acido orgánico y glicerol. Todas ellas muestran una alta especificidad sobre los sustratos. La importancia de estas aplicaciones ha llevado a la optimización de las reacciones catalizadas por las lipasas, a mejoras de la producción y de la purificación de enzimas, así como a la obtención de lipasas con nuevas propiedades catalíticas o una mayor estabilidad, lo que se ha conseguido mediante la modificación de enzimas ya existentes, o mediante el aislamiento de nuevas lipasas.
MICROORGANISMOS PRODUCTORES DE LIPASA Organismo Candida antártica Candida curvata Mucor miehei
Temperatura optima 70 50-60 40
pH optimo 6.5 6.5 7.0
Así mismo las lipasa son producidas por muchos microorganismos, algunos de los microorganismo producen varias lipasas cuya especificidad varia con respecto a los ácidos grasos y a la posición en el triglicérido.
Bibliografía: Microbiología moderna de los alimentos, Ed. Acribia, S.A Zaragona. http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/lipidos/oxidacion1.html http://www.slideshare.net/annycordoba37/oxidacion-delipidos
