Caramelización y Reacción de Maillard: Procesos de Oscurecimiento en Alimentos

Caramelización

La caramelización es una reacción de oscurecimiento, también llamada pirólisis. Ocurre cuando los azúcares se calientan por arriba de su punto de fusión. La reacción se lleva a cabo tanto a pH ácidos como alcalinos, y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales. Se lleva a cabo principalmente por deshidratación de carbohidratos (medio ácido) y se acelera por aumento de la temperatura.

Caramelización de la Sacarosa

A temperaturas sobre 160°C se provoca simultáneamente hidrólisis, deshidratación y dimerización de los productos resultantes. Se forma:

• Isosacarosana: de sabor amargo. Es el resultado de la pérdida de una molécula de agua en la sacarosa (Sacarosa - 1 Agua).
• Caramelana: 2 Sacarosa - 4 Agua.
• Carameleno: 3 Sacarosas - 8 Agua.

La última etapa genera caramelina.

Caramelización Comercial

La caramelización se lleva a cabo de manera controlada para la fabricación de caramelos, líquidos o sólidos, que se utilizan como colorante para refrescos de cola, postres y productos de la confitería. Se elaboran calentando soluciones concentradas de glucosa o de sacarosa en presencia de ácidos y sales de amonio. Su composición química es muy compleja y se presentan como partículas coloidales con un tamaño y punto isoeléctrico característicos.

Reacción de Maillard

La reacción de Maillard es un grupo muy complejo de transformaciones que producen la formación de melanoidinas coloreadas, que van desde amarillo claro hasta café oscuro, incluso negro. Se requiere de:

• Un azúcar reductor.
• Un grupo amino libre (aminoácidos o proteínas).

Parámetros que Favorecen la Reacción de Maillard

• pH: a pH alcalino se incrementa la velocidad, alcanzando un máximo a pH 10. Se inhibe a pH muy ácidos.
• Temperatura: se acelera a temperaturas elevadas.
• Actividad de agua: favorecida en alimentos con actividad de agua intermedia (0,6-0,9).
• Aminoácidos: la lisina (Lys) es el aminoácido más activo.
• Azúcares reductores: las pentosas y hexosas son más activas que las aldosas y cetosas. Los monosacáridos son más activos que los disacáridos. El orden de reactividad es: XILOSA > GALACTOSA > GLUCOSA > FRUCTUOSA > LACTOSA > MALTOSA.
• Otros factores: metales (cobre, hierro), oxígeno y radiaciones electromagnéticas.

Etapas de la Reacción de Maillard

1. Condensación del azúcar reductor con el grupo amino: La base de Schiff se cicla y genera una glucosilamina (aldosamina o cetosamina).

2. Transposición de los productos de condensación:

• Las aldosaminas y cetosaminas son inestables.
• Las aldosaminas se isomerizan a cetosas (mecanismo de Amadori).
• Las cetosaminas se isomerizan a aldosas (transposición de Heyns).

3. Reacción de los productos de la transposición: Según el pH, la temperatura y la actividad de agua, ocurren transformaciones profundas que dan origen a olores, tonalidades amarillas, aumento del poder reductor y aumento de la absorción de la radiación UV.

4. Polimerización y formación de sustancias coloreadas: El color se debe a la absorción del espectro visible (420-490 nm).

5. Control del oscurecimiento: Adición de sulfitos, anhídrido sulfuroso o bisulfitos.

Efectos Dañinos del Oscurecimiento

• Colores y sabores indeseables.
• Pérdida nutricional de alimentos.
• Alteración de las propiedades de las proteínas (solubilidad).