Reacciones de Pardeamiento en Alimentos: Maillard, Caramelización y Oxidación del Ácido Ascórbico

La Reacción de Maillard

La reacción de Maillard se produce entre un grupo aldehído o cetona, proveniente de azúcares reductores como la glucosa, fructosa, lactosa o maltosa, y un grupo amino libre de un aminoácido o una proteína, siendo por lo general el grupo amino de la lisina. La reacción está favorecida en alimentos con un elevado contenido en proteínas y carbohidratos reductores. Está además intensamente influenciada por temperaturas relativamente altas; por cada 10°C que se incrementa la temperatura, la velocidad de la reacción se acelera de 2 a 8 veces. Otros factores influyentes son el tiempo de reacción, la actividad del agua (0,3-0,7), valores de pH relativamente alcalinos (7,5-8,5) y la naturaleza de los sustratos.

En relación con los azúcares, sólo pueden intervenir aquellos que tienen grupos carbonilo libres. Los grupos carbonilo de las pentosas son más reactivos que los de las hexosas, y los de las aldosas más que los de las cetosas. A su vez, el grupo amino será tanto más activo cuanto más alejado esté del grupo carboxilo del aminoácido; de ahí que sea la lisina el aminoácido implicado con mayor frecuencia en esta reacción. Finalmente, los metales son otro factor influyente en esta reacción, y su presencia puede tener diferentes efectos. En concreto, el Fe⁺³ y el Cu⁺² activan la reacción.

Mecanismo de la Reacción

El mecanismo de la reacción es bastante complejo, existiendo gran cantidad de reacciones secundarias que dan lugar a diferentes productos y que dependen de condiciones como el pH o el tipo de sustrato que interviene. Se pueden diferenciar 5 fases:

1. Condensación azúcar - aminoácido.
2. Transposición de productos condensados.
3. Insaturación de la molécula.
4. Degradación y fisión (con reacciones de descarboxilación y transposición del grupo amino según la degradación de Strecker).
5. Polimerización, que da lugar a la formación de grandes polímeros, melanoidinas, complejos de alto peso molecular y de colores oscuros.

Consecuencias de la Reacción de Maillard

Positivas

• Tono tostado característico de algunos alimentos (corteza del pan o la superficie crujiente de carnes sometidas a tratamientos térmicos elevados como horneado, cereales tratados con calor, etc.).
• Muchos de los compuestos derivados de la reacción de Maillard poseen aromas específicos e incluso algunos son utilizados como aromatizantes por parte de la industria alimentaria.

Negativas

• Pérdida significativa de biodisponibilidad de aminoácidos, especialmente lisina.
• Actividades antinutritivas de algunas melanoidinas por inactivación de enzimas digestivas.
• Ciertas actividades mutagénicas (a altas dosis) de algunas melanoidinas.

Caramelización

La caramelización es una reacción que depende de la degradación directa de los carbohidratos en ausencia de compuestos con grupos amino. En estas reacciones, los sustratos son azúcares que, como consecuencia de la aplicación de altas temperaturas (próximas a su punto de fusión), se degradan dando lugar a compuestos de estructuras complejas denominados «caramelos». Estos son polímeros complejos, resultado de la condensación de los productos de degradación, que presentan tonos pardos y sabores y aromas característicos.

Esta reacción necesita condiciones más drásticas que la reacción de Maillard. Se ve favorecida por temperaturas superiores a 120 °C, valores de pH inferiores a 3 o superiores a 9, y contenidos muy bajos de humedad. Se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y algunas sales. Se presenta en alimentos tratados térmicamente de manera drástica, como la leche condensada azucarada, los derivados de la panificación, las frituras y los dulces a base de leche.

Oxidación del Ácido Ascórbico

El ácido ascórbico (Vitamina C) presenta una alta inestabilidad frente a ciertos factores ambientales. La causa principal de su deterioro es la oxidación, siendo especialmente sensible a:

• Luz
• Calor
• pH ácido
• Concentración de oxígeno
• Humedad
• Presencia de enzimas
• Catalizadores metálicos

Esto provoca la pérdida de su estructura activa y la formación de compuestos sin actividad biológica, además de compuestos con sabor y precursores del oscurecimiento no enzimático.

Al oxidarse, el ácido ascórbico pasa a ácido dehidroascórbico, el cual, a su vez, en presencia de aminoácidos, puede dar reacciones de polimerización con los grupos amino, generando pigmentos pardos. En ausencia de aminoácidos, se descompone hasta furfural y CO₂, este último responsable del abombamiento en envases de zumos de cítricos.