Bioquimica de perdidas post-cosecha de cereales

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORALFacultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la ProducciónIngeniería en AlimentosMANIPULACION Y TRANSPORTE DE ALIMENTOSCEREALESIng. Karin CoelloINTEGRANTES: Gabriela AguilarDiana CoelloMa. Gabriela GuevaraSolangy RegaladoCarolina Villavicencio12 de noviembre del 2010 Índice Presentación1 Índice2 Objetivos3 Introducción4 Cereales5 Estructura del grano de cereal5 Composición química de los cereales Carbohidratos7 Proteínas9 Lípidos11 Enzimas12 Sustancias Minerales14 Vitaminas15 Pérdidas Post Cosecha Período postcosecha16 Daños mecánicos18 Insectos de los cereales almacenados19 Microorganismos de los cereales20 Factores físicos del deterioro de cereales21 Bioquímica de las Pérdidas Post Cosecha Enzimas23 Respiración23 Los índices de deterioro24 Bibliografía26 Objetivos Objetivo General: Conocer los aspectos estructurales y la composición química de los cereales, para poder relacionar las propiedades fisicoquímicas de los constituyentes de los cereales con los cambios bioquímicos que ocurren durante las operaciones post-cosecha. Objetivos Específicos: Describir la estructura y la composición química del grano de cereal. Identificar las causas de las pérdidas post-cosecha que se dan en los cereales. Determinar las relaciones entre los procesos bioquímicos y las pérdidas post-cosecha. Introducción La palabra Cereal deriva de Ceres, diosa romana de la agricultura. Los cereales más cultivados son arroz, maíz, trigo, cebada, sorgo, mijo, avena y centeno. Los granos de cereales constituyen la fuente de energía alimenticia más económica del mundo, y proporcionan las dos terceras partes o más de la energía humana y de la aportación de proteínas; además, estos alimentos contienen cantidades significativas de lípidos, minerales y vitaminas, especialmente de los grupos B, D y E. Las características físicas y bioquímicas de los granos, así como la capacidad como organismo vivo de reaccionar a las condiciones ambientales a las que se encuentra expuesto, son las condiciones que se deben tener en cuenta cuando se analizan los problemas que conllevan todas las operaciones post cosecha, de tal manera que el producto distribuido y comercializado no tenga defectos y produzca por ello pérdidas. El almacenamiento de la cosecha, una vez realizada la recolección, constituye la fase de mayor importancia, especialmente para los países en los que los alimentos derivados de los cereales constituyen la base de la dieta de la población; debido a que los productos almacenados están sometidos a pérdidas de diversos tipos, mismas que pueden llegar a ser muy altas. Los procesos de deterioro que se llevan a cabo en estos productos tienen relación no solo con los métodos de recolección o almacenamiento, sino también con su estructura, composición química y las condiciones que éstas provean para el desarrollo de agentes biológicos que aumentan estos procesos; por ello el presente trabajo tiene como objetivo principal llegar a comprender la relación existente entre la bioquímica de los cereales y las causas que conllevan a su pérdida en las operaciones postcosecha. Cereales 3891915137795Los cereales se encuentran entre los vegetales que antes comenzó a cultivar el hombre, su cultivo tiene unos 8 mil años de antigüedad. Constituye la base de la alimentación humana y suministran entre el 50 y 65 % del aporte energético recibido por el total de la población humana. Los cereales contienen, además de almidón, importantes cantidades de proteínas, sales minerales y vitaminas. Tras la molturación que los transforma en harina sirven para la fabricación de pan, pastas alimenticias, pasteles, etc.; constituyen también la materia prima para la industria cervecera y para la obtención de almidón y de diversas bebidas alcohólicas elaboradas en destilerías. Estructura Los miembros de la familia “Gramíneas” que producen granos de cereal, generan frutos secos con una sola semilla. Este tipo de fruto es una cariópside que vulgarmente se denomina grano. La cariópside está formada por una cubierta del fruto o pericarpio que rodea a la semilla y se4 adhiere fuertemente a la cubierta de la semilla. La semilla está constituida a su vez por embrión o germen y endospermos encerrados dentro de una epidermis nucelar y de la cubierta de la semilla. Todo grano de cereal está constituido por las mismas partes y en proporciones aproximadamente iguales en todos ellos. 43180112395Las cariópsides de todos los cereales se desarrollan dentro de las cubiertas florales que, en realidad, son hojas modificadas. Estas se llaman glumas y forman parte de la paja. En el arroz y en la mayor parte de las variedades de cebada y de avena, las cubiertas florales envuelven las cariópsides tan estrecha y completamente, que permanecen aplicadas a ellas aunque se someta el grano a la trilla y constituyen la cáscara de estos granos. En el trigo, arroz, centeno, maíz, sorgo y mijo pelado, el grano se desprende fácilmente de la cáscara mediante la trilla; por ello, se dice que estos granos son desnudos. PERICARPIO El pericarpio rodea toda la semilla y está constituido por varias capas. El pericarpio exterior es lo que los harineros llaman “beeswing” (alas de abeja). 295846552070La parte más interna de pericarpio exterior está formado por restos de célula de pared delgada. El pericarpio interior está formado por células intermedias, células cruzadas y células tubulares. Ni por células intermedias, ni las tubulares, cubren por completo el grano. Las células cruzadas son largas y cilíndricas y tienen su eje longitudinal perpendicular al eje longitudinal del grano. Las células cruzadas están densamente dispuestas, con poco o nada de espacio intercelular. Las células tubulares son del mismo tamaño y forma general que las células cruzadas, pero tienen sus ejes longitudinales paralelos al eje longitudinal del grano. Se ha estimado que el conjunto del pericarpio comprende el 5% del grano y está formado aproximadamente por un 6% de proteína, 2% de ceniza, 20% de celulosa y 0,5% de grasa, completando el resto presuntas pentosanas. CUBIERTA DE LA SEMILLA Y EPIDERMIS NUCELAR La cubierta de la semilla está unida firmemente a las células tubulares por su lado exterior y a la epidermis nucelar por su interior. Está compuesta por tres capas: una cutícula exterior gruesa, una capa pigmentada y una cutícula interior fina. La epidermis nucelar, o capa hialina está unida estrechamente, tanto a la cubierta de la semilla como a la capa de la aleurona. CAPA ALEURONA La capa aleurona, rodea el grano por completo, incluyendo el endospermo feculento y el germen. Está capa se elimina durante la molienda, junto con la epidermis nucelar, la cubierta de la semilla y el pericarpio, constituyendo lo que el molinero llama salvado. Las células de aleurona tienen paredes gruesas, su forma es esencialmente cúbica y carecen de almidón. La capa aleurona es relativamente rica en cenizas, proteínas, fósforo total y fósforo de fitatos, grasa y niacina. Además, la aleurona es mas rica en tiamina y riboflavina, que otras partes del salvado, y su actividad enzimática es muy alta. GERMEN O EMBRIÓN El germen está constituido por dos partes principales: el eje embrionario (raíz y tallo rudimentario) y el escutelo que tiene el papel de almacén. El germen es relativamente rico en proteína (25 %), azúcar (18%), aceite (16% del eje embrionario y 32% del escutelo es aceite) y cenizas (5%). No contienen almidón, pero es bastante rico en vitamina B además de muchas enzimas. El germen es muy rico en vitamina E (tocoferol total), con cifras que llegan a 500 ppm. Los azucares son principalmente sacarosa y rafinosa. ENDOSPERMO El endospermo feculento, excluyendo la capa aleurona, está constituido por tres tipos de células: periféricas, prismáticas y centrales. Las células varias de tamaño y forma con su localización en el grano. La primera fila de células, incluida dentro de la capa de aleurona, es la de las células periféricas, que generalmente son pequeñas, con diámetros iguales en todas las direcciones o ligeramente alongados hacia el centro del grano. Rodeadas por las células periféricas se encuentran varias filas de las células prismáticas alargadas. Estás se extienden hacia el interior hacia el centro de los lóbulos. Las células centrales quedan en el interior de las células prismáticas; su tamaño y forma son más irregulares que las otras células. Las paredes celulares del endospermo, están formadas por pentosanas. Otras hemicelulosas y β-glucanas, pero no por celulosa. Composición Química CARBOHIDRATOS El almidón es el hidrato de carbono más importante de todos los cereales, constituyendo aproximadamente el 64% de la materia seca del grano completo de trigo y un 70% de su endospermo. Un 73% del peso seco del maíz es del almidón y un 62% del mijo <<proso>>. Se encuentra en las plantas en forma de granos. En los cereales y en otras plantas superiores, los granos se forman en plastidios. Estos plastidios que forman el almidón se llaman amiloplastos. El grano de almidón está formado por un componente principal: glucosa, y otros secundarios: amilosa y amilopectina. La cantidad de amilosa en el almidón es de 25% - 27%. En las variedades <<cereas>> de cebada, maíz, arroz y sorgo, el almidón está formado casi exclusivamente por amilopectina. Las moléculas de amilosa pueden contener hasta 5.000 unidades de glucosa; la amilopectina tiene 18-20 unidades de glucosa en cada molécula. El grano de almidón es insoluble en agua fría cuando se calienta con agua, la absorbe, se hincha y revienta; este fenómeno se llama gelificación. Gran parte de los hidratos de carbono del maíz están formados por dextrina sustituyendo al almidón. El trigo, el centeno y la cebada tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En el desarrollo del tejido endospermático del cereal se establece una alta correlación positiva entre la concentración de sacarosa y la velocidad de síntesis del almidón. Como el almidón se sintetiza en los plastidos, estas estructuras tienen que poseer todas las enzimas necesarias para la formación del grano. Composición Química El almidón está compuesto fundamentalmente por glucosa aunque también los almidones de los cereales pueden tener pequeñas cantidades de grasas, además de otras sustancias minerales a bajos niveles, los almidones contienen fosforo y nitrógeno. En los cereales, la mayor parte del fosforo esta en forma de fosfolípidos. El almidón está constituido básicamente por polímeros de ∝-D-glucosa. Químicamente, al menos, se pueden distinguir dos tipos de polímeros: Amilosa y la Amilopectina. Amilosa.- La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces HYPERLINK quot;
http://es.wikipedia.org/wiki/Glucos%C3%ADdicoquot;
quot;
Glucosídicoquot;
glucosídicos α (1,4). La naturaleza lineal y de gran longitud, confiere a la amilosa algunas propiedades únicas, por ejemplo: su capacidad para formar complejos con yodo, alcoholes y ácidos orgánicos. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%. Amilopectina.- Se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. Retrogradación y Gelificación La insolubilización y la precipitación espontánea, principalmente de las moléculas de amilosa, se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentración y de la temperatura del sistema. Si se calienta una solución concentrada de amilosa y se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel rígido y reversible, pero si las soluciones son diluidas, se vuelven opacas y precipitan cuando se dejan reposar y enfriar lentamente. La retrogradación está directamente relacionada con el envejecimiento del pan, las fracciones de amilosa o las secciones lineales de amilopectina que retrogradan, forman zonas con una organización cristalina muy rígida, que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón gelatinice. La gelificación es un proceso donde los componentes se estabilizan a temperatura ambiente mediante la adición de diversos agentes. Este proceso no altera la estructura de las proteínas, y la interacción entre los reactivos se anula hasta que la reacción se activa por el usuario. PROTEÍNAS El trigo, cebada y centeno contienen glicoproteínas solubles en agua y no coagulables por el calor. El maíz, sorgo y arroz tienen proteínas no solubilizadas por los ácidos o bases diluidos. Se necesitan mejorar los criterios y métodos de clasificación. Sin embargo, no se ha propuesto ninguno que no sea tan complicado que se vuelva invisible. Por lo tanto, parece que lo mejor es seguir esquema de las solubilidades, como una primera clasificación y proceder luego a la electroforesis, enfoque isoeléctrico, filtración por gel y técnicas análogas para identificación posterior de las proteínas. Propiedades de los grupos de proteínas La mayor parte de las proteínas fisiológicamente activas (enzimas), se encuentran en los grupos de las albuminas o de las globulinas. En los cereales, las albuminas y globulinas, están concentradas en las células de aleurona, salvado y germen y a concentraciones algo inferiores, en el endospermo. Desde el punto de vista de la nutrición, las albuminas y globulinas, tienen dos aminoácidos muy bien equilibrados. Son relativamente ricas en lisina, triptófano y metionina, tres aminoácidos que son elativamente escasos en los cereales. La prolaminas y glutelinas, son las proteínas de reserva de los cereales. La planta almacena la proteína de esa forma, para su utilización en la germinación. Estas proteínas están limitadas en los cereales, fundamentalmente en el endospermo, y no se encuentran en el pericarpio o en el germen. La prolaminas de todos los cereales son pobres en aminoácidos nutritivamente importantes, lisina, triptófano y metionina. Las glutelinas parecen ser mas variables en la composición de aminoácidos. En el trigo la composición de las glutelinas es similar a la de las prolaminas. Sin embargo, esto no es así en el maíz; las glutelinas de maíz son mucho más ricas en lisina que las prolaminas. Por lo menos en el maíz y probablemente en los otros cereales, la relación de los diferentes grupos proteicos está gobernada genéticamente. Ciertas variedades de maíz tienen relaciones de proteínas diferentes. Por ejemplo: las mutantes de maíz <<rico en lisina>>, tienen doble o triple cantidad de globulina, una tercera parte de prolaminas y niveles superiores de glutelinas, que lo que se encuentra en el maíz normal. Como las prolaminas son pobres en lisina, el resultado neto de estas diferencias es una variedad de maíz con riqueza en lisina muy superior. Las proteínas de reserva de trigo son las únicas, porque son también proteínas funcionales. No poseen actividad enzimática, pero tienen la facultad de formar una masa que retendrá gas y rendirá productos horneados esponjosos. Esta facultad se expondrá en una sección posterior. Variación en el contenido proteico La composición química de los granos de los cereales, como la de todos los materiales biológicos, es muy variable. La variación de la composición es muy patente en el contenido proteico. El trigo oscila desde menos del 6% hasta más del 27% de proteína, aunque la mayoría de las suertes comerciales están entre 8 y 16% de proteína. Esta diversidad es producto, tanto de efectos ambientales, como genéticos. La proteína se sintetiza durante todo el periodo de fructificación y se acelera al aproximarse la maduración. Así, cuando las condiciones de cultivo en la etapa ultima de la fructificación, son buenas (con humedad adecuada y nutrientes), el rendimiento en almidón será bueno y por lo tanto aumentara el rendimiento del grano, pero el contenido proteico era relativamente bajo. Por supuesto, es de importancia capital la disponibilidad de nitrógeno durante todo el periodo de cultivo. El exceso de nitrigeno al comienzo del ciclo de cultivo produce aumento del rendimiento, mientras que el exceso de nitrógeno posterior (después de la floración), conduce a aumentar la riqueza proteica. Otros factores ambientales que pueden inducir al aumento proteico son: la sequia( particularmente en el último periodo de la fructificación), las heladas y algunas enfermedades. Tanto la helada como las enfermedades, pueden detener la deposición normal del almidón y otros constituyentes, incluso de la proteína, y no obstante, el resultado neto es mayor concentración de proteína. Hasta relativamente poco tiempo, se pensaba que el contenido proteico estaba regido únicamente por factores ambientales. Se encontró sin embargo que algunas variedades producían persistentemente grano con mayor riqueza proteica que la producida por variedades de control. Esto condujo a investigaciones que demostraron que el contenido proteico del trigo es también controlado genéticamente. Por lo tanto, el seleccionar puede hacer cruzamientos para aumentar o reducir la riqueza proteica, de igual modo que para otros atributos. Proteínas de trigo Entre las harinas de los cereales, solamente la del trigo tiene la habilidad de formar una masa fuerte, cohesiva, capaz de retener gas y rendir por cocción un producto esponjoso. Se atribuyen a las proteínas del trigo, especialmente a las del gluten las características particulares del trigo. Se aíslan con relativa facilidad en estado prácticamente puro por ser insolubles en agua. El complejo gluten, está compuesto por dos grupos principales de proteínas: gliadina(prolamina) y glutenina(glutelina); las gliadinas tienen una resistencia baja o nula a la extensión, y al parecer son las responsables de la coherencia de la masa, mientras que las gluteninas le confieren a la masa su propiedad de resistencia a la extensión. 81915357505A continuación se adjunta una tabla del porcentaje de proteínas en distintos cereales. LÍPIDOS Los lípidos que se encuentran en los cereales son muy complejos, principalmente porque están compuestos por un gran número de clases químicas y un número mucho mayor de especies químicas. La distribución de las clases y de los especies es diferente, no sólo en los diferentes cereales, sino también en las diferentes partes anatómicas de cada cereal. Otro factor de confusión es el hecho de que los lípidos pueden estar ligados a otros varios constituyentes del cereal, y por lo tanto, la misma entidad química puede presentar diferencias de solubilidad. Generalizando y dando algunos ejemplos el contenido lipídico del trigo, cebada, centeno, arroz y los ciertos mijos es de 1-3%, el de sorgo 3-4%, el de maíz, avena completa es de 4-6%. Como la cáscara de la avena contiene cantidades despreciables de lípidos, la riqueza lipídica de la semilla de avena es todavía mayor, del orden de 5-10%, en promedio 7%. En el trigo el germen tiene 6-11% de lípido, el salvado 3-5% y el endospermo 0.8-1.5%. En el maíz, el germen es todavía más rico en lípidos, contiene 35%, pero el salvado es más pobre, tiene un 1%. Ácidos grasos.- los lípidos de los cereales son glicéridos de ácidos grasos. Los ácidos grasos saturados constituyen el 11-26% del total, los no saturados 72-85%. El arroz y la avena son particularmente ricos en ácido oleico, el centeno en linoleico, la cebada en seis carreras de linolénico. Fosfolípidos.- Los cereales también contienen fosfolípidos. Ejemplo de ello es la lecitina, compuesta por una molécula de glicerol combinado con dos de ácido graso y una de ácido fosfórico, el cual a su vez, está unido a la colina. La grasa de los cereales contiene hasta el 4c% de fosfolípidos. Se han encontrados lípidos conteniendo azucares en el aceite de endospermo de trigo. Separación del germen.- Al fabricar la harina blanca hay que separar el germen del endospermo para mejorar la capacidad de conservación. La separación del germen de maíz, que tiene mayor riqueza de lípidos que el germen de trigo, es igualmente importante en la preparación de sémolas y harinas de maíz. La separación del germen en la molturación del sorgo y la extracción de lípidos en el tratamiento del arroz son también importantes. ENZIMAS Los granos de cereales son complicados sistemas biológicos, el número de enzimas que indudablemente están presente, al menos durante parte del tiempo desde la iniciación de la semilla hasta la maduración del grano, es prácticamente ilimitado. Considerando desde la perspectiva, esencialmente están presentes todas las enzimas, y la cantidad depende de las concentración y, de nuestra habilidad para detectarlas. Nos dedicaremos al estudio de las enzimas encontradas a relativamente altas concentraciones en los cereales. Como los cereales almacenan su energía en forma de almidón y por lo tanto contiene altas niveles de éste, se han estudiado con amplitud las enzimas demoledoras de almidón. Amilasas Los cereales contienen dos tipos de amilasas: α-amilasa: Es una endoenzima que degrada los enlaces glucosídicos α-1,4, al azar. El resultado de esta acción enzimática, es la disminución rápida del tamaño de las moléculas del almidón y la reducción de la viscosidad de la solución de almidón o de la suspensión. La enzima trabaja mucho más rápidamente sobre el almidón gelificado, que sobre el almidón granular. Los cereales sanos e intactos tienen bajos niveles de α-amilasa. Sin embargo en la germinación, el nivel de α-amilasa se eleva muchas veces. Esto convierte la actividad de la α-amilasa en una medida muy sensible para la detección de la germinación en los granos de cereales. β-amilasas: Es una exoenzima que ataca el almidón por los extremos no reductores de los polímeros. También ataca los enlaces α-1,4 glucosídicos y rompe el uno sí y el otro no liberando maltosa. Se tendría que esperar la obtención única de maltosa, a partir de amilosa si ésta no fuera ramificada. Como la α-amilasa produce maltosa se la llama enzima sacarificante. La mezcla de α-amilasa y β-amilasa, degrada el almidón muy rápidamente y mas completamente que con cualquiera de ellos solos, Por cada ruptura que hace la α-amilasa, se produce un nuevo extremo no reductor que pueda atacar la β-amilasa. La β-amilasa no presenta actividad prácticamente sobre los granos intactos de almidón. El antiguo valor de maltosa es en realidad la medida de actividad de las dos enzimas juntas. La mezcla de las dos enzimas no degrada por completo el almidón, ya que ninguna puede romper los enlaces glucosídicos α-1,6 presentes en la amilopectina. En general, una combinación de las dos enzimas, produce la conversión del 85% del almidón a azúcar. A diferencia de la α-amilasa, la β-amilasa se encuentre en los granos de cereales sanos e intactos. En general el nivel no aumenta mucho con la germinación. El pH para la α-amilasa es de 4,5, y el de la β-amilasa es ligeramente superior. La β-amilasa, es ligeramente más susceptible a la inactivación por calor, que la α-amilasa. Las investigaciones recientes, han demostrado que en los cereales se encuentra un número relativamente grande de enzimas amilásicas. Alguna se encuentra en partes específicas de grano, otras solamente en granos inmaduros. Además las enzimas producidas en la germinación son diferentes a las naturalmente en el grano. Proteasas Tanto las proteinasas como las peptidasas se encuentran en los cereales maduros y sanos; no obstante, sus niveles de actividad son relativamente bajos. La mayoría de los métodos para la determinación proteolítica, se basa en la producción de nitrógeno soluble, el cual se mide después. Con las proteínas de los cereales grandes e insolubles, puede haber cantidades significativas de actividad enzimática, sin que todavía se produzca nitrógeno soluble. La harina de trigo, parece contener una enzima proteolítica con un pH óptimo cercano a 4,1, que puede tener importancia en productos de fermentación ácida como las cracker sodadas y el pan de masa agria. Las peptidasas pueden tener importancia produciendo nitrógeno orgánico soluble que es utilizado por levaduras durante la fermentación. Lipasa Aunque generalmente pensemos en la lipasa como una enzima que secciona triglicéridos, es difícil separar esta actividad de otras esterasas. Todos los cereales tienen actividad lipásica, pero esta actividad varia ampliamente entre los cereales, como ocurre con la avena y el mijo perlado que tienen actividad relativamente alta si se compara con la del trigo y la cebada. Las actividades son difíciles de comparar, a causa de las grandes variaciones de los resultados cuando se aplican diferentes métodos o diferentes sustratos. La actividad lipásica tiene importancia porque los ácidos grasos libres son más susceptibles al enranciamiento oxidativo que los mismos ácidos grasos en el triglicérido. Los ácidos grasos libres, en un producto, suelen comunicar sabor jabonoso. Fitasa La fitasa es una esterasa que hidroliza ácido fítico. Existen alguna incertidumbres en cuanto a si existe una fitasa específica, o si son meramente fosfoesterasas. El ácido fítico es ácido inositol hexafosfórico y la enzima lo transforma en inositol y ácido fosfórico libre. Un 70-75% del fósforo de los cereales, se presenta al estado de ácido fítico, del cual se cree que forma un quelato con los iones divalentes que evita que sea absorbido en el tracto intestinal. Por esta razón la actividad enzimática resulta importante ya que convierte un producto desventajoso en inositol y nutrientes. Las investigaciones han demostrado que, al menos una parte del ácido fítico de la harina de trigo se hidroliza durante la fermentación. La solubilidad del sustrato parece ser la limitante de la hidrólisis. Lipoxigenasa La lipoxigenasa cataliza la peroxidación de las grasas poliinsaturadas, por el oxígeno. Es sustrato preferido tiene dobles enlaces, doblemente no saturados interrumpidos con metilenos y con dobles enlaces en configuración cis. El enzima está muy extendido. Está muy concentrado en la soja pero también se encuentra en muchos otros cereales, y se han publicado su ausencia en el mijo perlado. Existe un gran número de isozimas con diferentes actividades. Una de las principales distinciones entre ellos es, si un isoenzima dado atacara a los ácidos grasos de los triglicéridos, o solamente a los ácidos grasos libres. Por ejemplo la lipoxigenasa de la soja ataca a los triglicéridos, mientras que la lipxigenasa del trigo necesita para su actividad, ácidos grasos libres. Esta es la razón por la que al añadir harina de soja enzimáticamente activa a las masas de harina de trigo se produce actividad enzimática. El enzima produce varios efectos sobre la masa de harina de trigo. Por una parte, es un agente blanqueador eficaz. La oxidación pareja destruye el pigmento amarillo de la harina de trigo. Esto, que resulta beneficioso en la panificación, es un factor negativo en los productos de pasta en los cuales se desea el color amarillo. La enzima también aumenta la estabilidad del amasado en las masas de harina de trigo y se ha dado a conocer que alteran la reología produciendo masa fuerte. El efecto principal de las lipoxigenasas es su promoción al deterioro oxidativo de muchos productos. Otras enzimas La mayoría de los cereales tienen, o producen durante la germinación, enzimas capaces de oxidar la o-fenilenodiamina. La mayor actividad parece estar en el salvado. El significado de la enzima en los cereales, no está claro. Los cereales tienen también peroxidasa y catalasa, enzimas ambas que tienen por sustrato H2O2. En investigaciones comparativas, la actividad peroxidásica se manifestó con diferentes intensidades (trigo>cebada>>maíz>arroz). El papel de estas enzimas tampoco está claro. SUSTANCIAS MINERALES Un 95% de las sustancias minerales de los cereales con cariópsides desnudas (a saber: trigo, sorgo, centeno, maíz y algunos mijos) y las de la semilla de avena, cebada, arroz y los mijos vestidos, está formado por fosfatos y sulfatos de potasio magnesio y calcio. El fosfato potásico probablemente está presente en el trigo en forma de PO4H2K y PO4HK2. Parte de fósforo se encuentra al estado de ácido fítico. Son importantes algunos elementos menores como el hierro, manganeso y zinc, que están presentes en cantidades de 1-5mg/100g, y el cobre 0.5mg/100g. El contenido de sustancias minerales en la cáscara de la cebada, avena y arroz es superior al de las semilla; y las cenizas es particularmente rica en silicio. VITAMINAS Complejo B. El contenido de complejo B en las variaciones de uno y otro cereal, son notablemente pequeñas, excepto por la niacina (ácido nicotínico), cuyas concentraciones en la cebada, trigo, sorgo y arroz es relativamente superior a la de la avena, centeno, maíz y los mijos. Distribución De La Vitamina B En El Grano.- Las principales vitaminas del grupo B-tiamina (B1), niacina, riboflavina (B2), ácido pantoténico (B3) y piridoxina (B6) –están distribuidas por todo el grano sin uniformidad. La tiamina (B1), se encuentra en el escutelo y la niacina en la capa de aleurona. La riboflavina (B2) y el ácido pantoténico (B3) están distribuidos con más uniformidad. La piridoxina (B6) se concentra en la aleurona y en el germen y muy poco en el endospermo. Vitamina E y tocoferoles. El trigo contiene los tocoferoles, α–, β–, γ– y δ–. La riqueza total de tocoferoles es de 2.0–3.4 mg/100g. También están presentes α–, β– y γ–tocotrienoles. Los contenidos totales de tocoferoles en el germen, salvado y harina de trigo son 80% de extracción son de 30.6 y 1.6 mg/100g respectivamente; el α–tocoferol predomina en el germen, el γ–tocoferol en el salvado y el endospermo, dando α–equivalentes de 65%, 20% y 35% respectivamente para los tocoferoles totales del germen, salvado y harina de 80% de extracción. Para otros granos de cereales se han citado las siguientes cantidades de contenido total de tocoferol (en mg/100g): cebada 0.75–0.9, avena 0.6–1.3, cebada 1.8, arroz 0.2–0.6, maíz 4.4–5.1, mijo 1.75 (la mayor parte como γ–tocoferol). El aceite de los granos de cereales es rico en tocoferoles; se han citado las siguientes cifras (en mg/100g): aceite de germen de trigo 2.6, aceite de cebada 2.4, aceite de avena 0.6, aceite de centeno 2.5, aceite de maíz 0.8–0.9. Pérdidas Post Cosecha Los cereales bien recogidos se guardan en sacos, o se guardan a granel en silos. Los peligros del grano almacenado son: la humedad, el calor, los hongos, las bacterias, los insectos y otras plagas. Si se puede controlar la humedad del grano, se puede evitar en gran manera los peligros debidos a la elevación de la temperatura, a los hongos y a los insectos. El manejo postcosecha de los granos Consiste en la realización de prácticas de acondicionamiento del producto tales como secado, limpieza, selección, clasificación, almacenamiento y control de plagas. Mediante la implementación de estas prácticas se consigue conservar los granos en forma segura, pudiéndose disponer por más tiempo de alimentos de buena calidad para el sustento de la familia, así como mantenerlos de forma segura y sin problemas en espera de que los precios del mercado sean más favorables. Período postcosecha Es el tiempo transcurrido desde cuando el fruto (producto) es retirado (cosechado) de la planta madre, hasta cuando llega al consumidor final. Durante este tiempo los productos agrícolas como los granos, continúan respirando, transpirando, metabolizando y experimentando grandes cambios deteriorativos, que dependen de factores tales como las características propias de cada producto, las condiciones ambientales y las condiciones de manejo a que estén sometidos. Por tanto mediante el conocimiento de las causas de las pérdidas ocurridas en el período postcosecha, es posible perfeccionar técnicas de manejo y establecer procedimientos que restrinjan al máximo su deterioro, así como garantizar un suministro adecuado y continuo. Operaciones de acondicionamiento del grano previas al almacenamiento Son una serie de actividades que se realizan al grano con el propósito de conseguir dejarlo en las condiciones que garanticen un almacenamiento seguro, conservando la calidad que el mismo trae desde la recolección. La mayoría de las operaciones de acondicionamiento para los granos se realizan cuando este se encuentra a granel, es decir desgranado. Sin embargo en productos como el maíz, es posible realizar parte de estas operaciones cuando se encuentra aún en tusa. Las principales operaciones de acondicionamiento de los granos son: limpieza, secado, selección, clasificación, almacenamiento y control de plagas. Sin embargo se considera que las actividades de acondicionamiento se inician con la recolección misma, práctica que mal realizada se puede convertir en el punto de partida del proceso deteriorativo de los granos. Son varios los factores que influyen en la conservación de los granos durante el almacenamiento, entre los que se destacan el contenido de humedad, la temperatura del grano, la presencia de insectos y microorganismos, el ataque de roedores y los daños mecánicos que se hayan podido ocasionar en el momento de la recolección y durante el acondicionamiento. El tiempo de almacenamiento y la conservación de su calidad están estrechamente relacionados con la temperatura y el contenido de humedad de la masa de granos, por lo que entre más seco y frío se mantenga un grano mayor será el tiempo que permanezca en buenas condiciones. A partir del momento de la recolección y hasta su consumo, los granos están expuestos a una serie de pérdidas que se manifiestan en: alteración del sabor y composición nutritiva, pérdida de peso, disminución del poder germinativo y pérdida de dinero y esfuerzo por parte del agricultor. Contenido de humedad recomendado para el almacenamiento seguro de algunos granos 98679022225 Alteraciones en las características físicas El apilado del cereal en el suelo o en estructuras sencillas en forma de montones permite, si el plazo del tiempo es corto, es una buena eliminación de agua y un mínimo deterioro de la capa superficial, que afecta a una o dos pulgadas. Si el periodo de tiempo es más largo las pérdidas van en aumento debido a que el cereal retiene agua de lluvia y a que actúan roedores pájaros e insectos. Durante el almacenamiento en grandes contenedores, el grano se sedimenta o encaja tanto más cuanto menos sea su tamaño. A verter el cereal en el silo los granos más pesados caen a mayor velocidad y más derechos, mientras que las partículas más ligeras quedan desplazadas hacia las paredes. Sin embargo si el vertido se realiza sobre otros granos rotos, polvo, cizaña, etc., quedan retenidas entre los granos grandes situadas en el centro del montón la que fluye con mayor rapidez, hecho que se manifiesta por la aparición de una depresión con forma de cono en la superficie. La molienda de cereales disminuye el contenido vitamínico, siendo esta disminución mayor cuanto mayor sea el grado de refinamiento del cereal. Daños mecánicos Desde la cosecha hasta el momento del almacenamiento, los granos pueden sufrir impactos que les ocasionan grietas o fragmentaciones. Los granos quebrados se pueden eliminar durante el beneficio, pero no se eliminan los que presentan grietas y que permanecen con la masa que va a ser almacenada. Estos granos se deterioran con gran facilidad y se convierten en focos que afectan a los sanos. Una semilla se puede dañar mecánicamente bajo las siguientes circunstancias. En la cosechadora: Se trata de una de las más importantes fuentes de daño y ocurre en el momento del desgranado, es decir, cuando se separan los granos de la estructura que los contiene (mazorca, etc.). Durante el beneficio: El daño ocurre durante las sucesivas caldas de los granos desde diversas alturas. Los granos y las semillas pasan por una serie de equipos desde que llegan del campo hasta que se almacenan, presentándose rozamientos y caídas. Durante el almacenamiento: El daño ocurre tanto en el almacenamiento a granel como en sacos. Los granos que quedan debajo de una pila de sacos o de un montón a granel tienden a quebrarse por el peso de los que están arriba. Durante el transporte: Este daño se produce como consecuencia de la falta de una buena supervisión durante la carga y descarga, sobre todo de camiones o vagones. Los obreros que realizan esta labor debieran estar conscientes de la importancia que tiene tratar los granos envasados o a granel con el debido cuidado. Insectos de los cereales almacenados Los insectos que atacan los granos almacenados tienen características propias que los distinguen de los que se encuentran en la mayor parte de los cultivos. Son pequeños, prefieren los sitios oscuros, son capaces de esconderse en grietas muy reducidas y se caracterizan por su elevada capacidad de reproducción, lo que permite que pocos insectos formen una población considerable en muy poco tiempo. Por esta razón, una pequeña infestación inicial pueda dañar dentro de pocos meses una gran cantidad de granos almacenados. Los insectos que atacan los granos almacenados se dividen en primarios y secundarios, según su tipo de alimentación. Los insectos primarios tienen la capacidad de atacar los granos enteros y sanos. Algunos insectos que pertenecen a este grupo pasan sus etapas inmaduras en el interior del grano y sólo los adultos pueden ser observados en la superficie. Otro grupo de insectos primarios vive y se desarrolla afuera de los granos y se alimenta del embrión o germen. Los insectos secundarios son los que no consiguen atacar los granos enteros. Se alimentan de los granos quebrados, partículas de granos y polvos que quedan después del ataque de los insectos primarios. Algunos de los insectos de este grupo se alimentan también de los hongos que se desarrollan en los granos húmedos. Daños Los daños y perjuicios provocados por los insectos de los granos almacenados pueden ser similares a los causados a los cultivos. Se estima que del cinco a 10 por ciento de la producción mundial se pierde a causa de los insectos, lo que equivale a la cantidad de granos necesaria para alimentar a 130 millones de personas anualmente. Estos valores no consideran otros daños, como son el calentamiento de la masa de granos, la diseminación de hongos, los costos de las medidas de control, etc. Se pueden mencionar algunos tipos de daños, tales como: el daño directo, el daño indirecto y daño ocasionado por los tratamientos químicos. El daño directo sucede cuando los insectos consumen el grano, alimentándose del embrión o endospermo, lo que causa pérdida de peso, reducción de la germinación y menos cantidad de nutrientes. Por consiguiente, su cotización en el mercado disminuye. Otro daño directo es la contaminación por las deposiciones, las telas formadas por las polillas y los cuerpos de los insectos o parte de los mismos. Existe también el daño que ocasionan en las estructuras de madera, en instalaciones y en los equipos, los que ofrecen escondrijo para otros insectos y establecen así focos de infestaciones. Los daños indirectos son el calentamiento y la migración de la humedad, la distribución de parásitos a los seres humanos y a los animales, y el rechazo del producto por parte de los compradores. Los granos pueden calentarse como resultado directo de un ataque de insectos. A este fenómeno se le denomina bolsa de calor, debido a que los granos poseen una baja conductividad térmica y las pequeñas cantidades de calor generadas por los insectos no se disipan. La alta temperatura estimula a los insectos a una mayor actividad, lo que resulta en la formación de nuevos focos, hasta que toda la masa de granos se encuentra infestada y caliente Entre los daños causados por el tratamiento químico contra los insectos, los más importantes son los costos de los insecticidas, los equipos utilizados en el tratamiento fitosanitario y los residuos tóxicos, que afectan al trabajador y al consumidor. Microorganismos de los cereales Todos los cereales están expuestos a una gran variedad de microorganismos, que pueden proceder del suelo, agua, fertilizantes, plantas enfermas o animales mientras están en el campo o del polvo, contenedores, cintas, sacos, depósitos, manipuladores o vectores durante su transporte y almacenamiento. El tipo y cantidad de la microflora presente se encuentra en relación directa con el ambiente climático en el que se produjo el cereal, con el que se elaboró y con las condiciones de conservación. Las condiciones medias idóneas para la vegetación de los microorganismos más comunes y perjudiciales son los siguientes: humedad relativa superior al 90% y temperatura comprendida entre los 20 y 40ºC. Los principales microorganismos que hay que considerar en estos productos son los mohos y las bacterias esporuladas. Los primeros causan los principales problemas asociados a la producción de cereales. Los mohos “del campo”, presentes en los granos al recolectarlos, suelen ser específicos de cada especie, al contrario que los mohos “de almacenamiento”. En cualquier caso, pueden provocar manchas, escoriaciones, decoloraciones o apelmazamientos, reduciendo su calidad. Los granos muy infectados desprenden un olor “a moho” muy característico. Algunos mohos provocan la pérdida de calidad del gluten en las harinas y en las masas que se hagan con ellas. Los granos mohosos tienen una escasa capacidad de germinación y bajas propiedades de malteado por lo que igualmente son inaceptables para la elaboración de bebidas alcohólicas. En general, también pueden reducir considerablemente su valor nutritivo. Si el crecimiento fúngico no se controla adecuadamente, la temperatura de los granos puede elevarse hasta valores que provoquen la perdida de la capacidad de germinación, decoloraciones masivas e incluso su combustión espontánea. Por otra parte, muchos de los hongos que contaminan a los cereales son micotoxigénicos y representan un grave problema mundial para el abastecimiento de cereales y derivados ya que, una vez formadas, no se pueden controlar con las técnicas habituales de manipulación post-cosecha y de almacenamiento. Las especies fúngicas más tóxicas por la producción de aflatoxinas pertenecen a los géneros: Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Mucor, Rhizopus y Paecilomyces. Las aflatoxinas B1-B2-G1-G2, las más conocidas por su gran toxicidad, son producidas principalmente por Aspergillus flavus, A. parasiticus y Penicillium puberulum. Las aflatoxinas pueden provocar alteraciones del hígado y los riñones y, de forma secundaria, también de otros órganos humanos. Las bacterias que se encuentran en los granos pertenecen fundamentalmente a las familias Pseudomonadaceae, Micrococcaceae, Lactobacillaceae y Bacillaceae. Las bacterias esporuladas forman parte de la microbiota característica de los cereales y, algunas de ellas, como Bacillus subtilis y Bacillus cereus, pueden sobrevivir a la cocción. De hecho, esta última especie es la más importante como causa de intoxicaciones alimentarias asociadas al consumo de arroz cocido. Los granos y harinas pueden actuar como portadores de bacterias patógenas, como Salmonella spp., cuando se contaminan a partir de vectores, manipuladores, utensilios, etc. Estas bacterias no suelen crecer en condiciones de baja actividad de agua pero si las harinas contaminadas se emplean para la elaboración de un alimento húmedo, entonces se puede producir una toxiinfección. En general, los problemas alterativos son infrecuentes en las masas refrigeradas. Sin embargo, si las condiciones de almacenamiento son inadecuadas puede haber un crecimiento de bacterias lácticas (especialmente del genero Leuconostoc) y levaduras, que pueden originar diversos problemas, desde viscosidad a cambios indeseables en la textura aroma o flavor. En su desarrollo, hongos y bacterias consumen, por su actividad enzimática, substancias alimenticias a expensas del cereal y producen agua; por su actividad metabólica aumentan la temperatura, originan la aparición de sabores y olores desagradables. Factores físicos del deterioro de cereales Temperatura: La temperatura afecta en gran medida el almacenamiento porque aumenta su intensidad de respiración y como consecuencia a los procesos degenerativos del producto almacenado. Se acepta en términos generales que el calor liberado por una masa se duplica por cada incremento de 5°C, manteniéndose este efecto hasta aproximadamente 28°C, por encima de esta temperatura la influencia se va reduciendo. Por lo tanto, es esencial almacenar el grano a la temperatura más baja posible. La temperatura también influye sobre el desarrollo de microorganismos y de insectos. Su crecimiento óptimo se puede observar entre 25°C y 35°C, que corresponden a un intervalo de temperatura que se encuentra comúnmente en productos almacenados bajo condiciones tropicales. En relación con la semilla, la temperatura debe ser controlada más efectivamente para preservar la capacidad germinativa, la cual se destruye para ciertos cereales a temperaturas por encima de 40°C y a 35°C en el caso de semillas oleaginosas. Humedad: La excesiva humedad puede constituir una importante causa de deterioro de los cereales almacenados o ensilados. En efecto, en un sistema biológico complejo, como es el de una cariópside (grano), constituido por varias substancias, el agua se encuentra presente bajo formas diferentes, a saber: <<Agua libre>>, es la que se encuentra retenida en los espacios intercelulares o intergranulares o en los poros del material. <<Agua absorbida>>, se encuentra más estrechamente unida a la materia orgánica absorbente, con una interacción estrecha entre las moléculas de agua y las de la materia orgánica, por lo que las propiedades de la primera influyen sobre la segunda. <<Agua de constitución>>, forma, por el contrario, parte integrante de la molécula orgánica. En las dos últimas formas el agua está <<fija>>, es decir, retenida por fuerzas superiores a la simple cohesión entre moléculas de agua, probablemente químicamente por enlaces iónicos; más allá de tal fuerza de cohesión, el agua es libre. El primer y segundo tipo de agua, con el secado, tienen que alcanzar un nivel mínimo, a fin de que el producto se pueda conservar de forma sana en el almacén. El deterioro de los granos conservados, como consecuencia de la humedad excesiva, puede también suceder aunque el cereal tenga un contenido inferior al límite considerado de seguridad: 12-13% en algunas normas legislativas; 14’5% para otras, como las de la UE. La alteración puede en efecto producirse cuando se provocan o verifican en el producto almacenado diferencias marcadas de temperatura; la humedad relativa del aire que circula por el cereal almacenado tiende a equilibrarse con la humedad propia del grano; ahora bien, ya que la cantidad de agua presente, en forma de vapor, en el aire, aumenta al crecer la temperatura, en el momento que dicho aire se desplaza de la parte más caliente de la masa a una más fría cede una cierta cantidad de agua a los granos para restablecer el equilibrio de la tensión de vapor: el agua se condensa, de esta forma, sobre los granos y sobre las paredes de los recipientes fríos. La humedad del ambiente y del cereal puede aumentar, pues: Por medio del producto, seco y limpio de forma insuficiente; Por infiltración a través de las paredes; Mediante el aire ambiente húmedo, caracterizado por una elevada tensión de vapor, y como consecuencia de caídas rápidas de temperatura que determinan condensaciones; Por el metabolismo de los insectos presentes; Por el metabolismo propio del cereal; Por el metabolismo de los hongos. El contenido de agua de la masa del cereal tiende a estar en equilibrio higroscópico con el aire ambiente a un nivel que es función de la humedad y temperatura del mismo. El equilibrio se alcanza lentamente por la inercia de la masa y está sujeto a variaciones, lentas si las temperaturas son bajas y más rápidas en caso contrario. La presencia de agua determina la activación de los diversos enzimas: amilolíticos, lipásicos y proteolíticos del cereal o de los hongos, que actúan sobre el almidón, grasas y elementos nitrogenados; se inicia la descomposición de la materia orgánica con producción de anhídrido carbónico, de productos varios de descomposición y de agua, que cataliza el proceso; la falta de oxígeno o anaerobiosis, que se determina en el ambiente a causa de estos fenómenos, frena el curso de la acción destructiva. Bioquímica de las Pérdidas Post Cosecha ENZIMAS El crecimiento de los mohos lleva aparejado ciertos cambios químicos que colaboran en los procesos alterativos de los granos. Así, puede haber un aumento del índice de acidez como consecuencia de la actividad de las lipasas de los mohos sobre los triglicéridos. De hecho, el índice de acidez se emplea como medida de la actividad fúngica. Además, la alteración del flavor y el aroma es debida, en parte, a la producción de compuestos aromáticos volátiles, entre los que destacan el 3-metil-butanol, 3-octanona, 3-octanol y 1-octanol. La hidrólisis de los triglicéridos libera ácidos grasos de cadena corta que confieren olores desagradables (rancio) a los alimentos. La enzima habitualmente implicada es una lipasa o estearasa. Las lipasas también se encuentran en cereales y productos de molienda como el trigo integral, el salvado de trigo y arroz, la avena o el arroz integral. El tratamiento habitual para inactivar la enzima y estabilizar estos productos es el tratamiento térmico, que resulta inadecuado para los productos integrales. RESPIRACIÓN Los cereales son organismos vivos y como tales respiran. El grano almacenado conserva durante bastante tiempo una respiración que conducirá a la lenta pérdida de peso si las condiciones de almacenamiento han sido apropiadas. Es difícil separar la respiración correspondiente al grano de la de los microorganismos e insectos que siempre van unidos a él; el mejor método es la determinación del CO2 producido, la del oxígeno consumido, o ambas a la vez, lo que se conoce como cociente respiratorio, que es variable par los diferentes principios inmediatos. Los aumentos de la humedad relativa de la temperatura se acompañan de una aceleración de la respiración. A su vez, la respiración puede generar una indeseada producción de calor y vapor de agua. Para evitar el acumulo de calor se precisa una buena aireación. El mecanismo de la respiración se puede representar esquemáticamente como la degradación del almidón, el cual al combinarse con el oxígeno produce CO2, vapor de agua y desprende calor. Es un proceso autoacelerado, ya que cuanto más elevados sean el calor y el contenido de humedad más intensa será la respiración del grano. Cuando estos fenómenos se hacen evidentes es una muestra de que las condiciones de almacenamiento son muy defectuosas. El cereal que no se ha conservado bien es el cereal enfermo. Si se trata del trigo, la enfermedad se detecta por un oscurecimiento del germen que denota su muerte asociado al desarrollo de hongos que inhiben la germinación. El oscurecimiento se debe a una reacción del tipo Maillard que torna el germen fluorescente. En otros casos lo que ocurre es una germinación, después de un periodo de una actividad a consecuencia de una proteólisis y una amilólisis o desfavorable para la panificación. La capacidad panificadora también puede verse afectada cuando se aplican altas temperaturas para proceder al secado de granos. Si la temperatura sobrepasa 65°C, pueden modificarse las proteínas del gluten y las enzimas precisas para la formación del pan. Hay una secuencia de consecuencias observables del proceso del crecimiento de los mohos en los cereales que empiezan con una disminución de la capacidad del grano por germinar. Este proceso va seguido de decoloración de la producción de metabolitos de los mohos que incluyen micotoxinas, de un aumento demostrable de la temperatura, de la producción de olores a enmohecido, de la formación de costra y de un aumento rápido de la actividad de agua que conduce finalmente el deterioro completo del grano acompañado del crecimiento de una larga lista de microorganismos. 3596640281940Proceso respiratorio bajo condiciones aeróbicas La respiración bajo condiciones aeróbicas (en presencia de oxígeno libre) es el proceso por medio del cual las células vivas oxidan los carbohidratos y las grasas, por medio del oxígeno atmosférico, produciendo gas carbónico (CO2) y agua (H2O) y liberando energía en forma de calor. La siguiente ecuación representa este proceso: C6H12O2 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + CALOR Proceso respiratorio bajo condiciones anaeróbicas 3672840111760La respiración anaeróbica se produce sin la presencia del oxígeno libre; los productos finales de la respiración se componen de gas carbónico y algunos compuestos orgánicos simples, como el alcohol etílico (C2H5OH). En la respiración anaeróbica, el oxígeno también forma parte activa de las reacciones de oxidación; no obstante, las células no reciben el oxigeno desde el exterior, sino que éste se obtiene de la propia célula. Las fermentaciones son procesos de respiración anaeróbica En la masa de granos se encuentran algunas especies de levaduras (hongos unicelulares) que respiran en ausencia de oxígeno y aceleran la descomposición de los carbohidratos. La siguiente reacción representa este proceso: C6H12O6 -----> 2C2H5OH + 2CO2 + CALOR Factores que afectan la respiración Según las reacciones presentadas, el proceso respiratorio va acompañado de una pérdida de substancias nutritivas. Los principales factores que afectan la velocidad del proceso respiratorio son: Temperatura: Al estudiar la influencia de la temperatura sobre el proceso respiratorio, diversos investigadores concluyeron que la respiración aumenta rápidamente cuando la temperatura se eleva de 30° a 40°C, y a partir de este punto se produce un acentuado descenso del proceso. Por lo general, el aumento de la temperatura puede acelerar la respiración dos o tres voces hasta un cierto límite, arriba del cual disminuye como resultado de los efectos destructores de las altas temperaturas sobre las enzimas. Nivel de humedad: El nivel de humedad influye directamente sobre la velocidad de respiración. Los granos almacenados con humedad de entre 11 y 13 por ciento tienen un proceso respiratorio lento. Sin embargo, si se aumenta el contenido de humedad, se acelera considerablemente la respiración y, en consecuencia, ocurre un deterioro. El nivel de humedad del producto es un factor fundamental para su conservación. Hongos: Recientes investigaciones concluyeron que una parte significativa del gas carbónico (CO2) que se produce durante la respiración, se debe al metabolismo de los insectos presentes y a los microorganismos (sobre todo hongos) presentes en los granos húmedos. Cuando los hongos son los principales agentes responsables del aumento del proceso respiratorio se puede llegar a un punto en que los granos húmedos dejan de ser organismos vivos y pasan a ser un substrato alimenticio de los hongos, que siguen respirando y transformando la materia seca en gas carbónico, agua y calor. Composición del aire ambiente: Aparte de la temperatura y del contenido de humedad que actúan sobre todos los procesos bioquímicos, la composición del aire ambiente de almacenaje (relación entre gas carbónico y oxígeno) también afecta el proceso respiratorio de la masa de granos. Cuanto mayor sea la proporción de CO2 y menor la de oxígeno menor será la intensidad respiratoria de los granos almacenados en una bodega o silo. Consecuencia del proceso respiratorio Pérdida de peso: Mientras más alto es el contenido de humedad y la temperatura de la masa de granos, más intenso es el proceso respiratorio lo que implica mayor consumo de substancias orgánicas, rápido deterioro del producto y mayor pérdida de materia seca y peso. Calentamiento de los granos: Existen dos clases de calentamiento en los granos: - Calentamiento de granos secos o calentamiento ocasionado por insectos que pueden desarrollarse en los granos con humedad cercana al 15% o menos, lo que produce temperaturas de hasta 42°C;- Calentamiento de granos húmedos ocasionado por microorganismos que se desarrollan en los granos con humedad de 15 % o superior, lo que produce temperaturas de hasta 62°C. Estos dos tipos de calentamiento se pueden desarrollar simultáneamente en la masa de granos, por lo que el calentamiento de granos secos se puede convertir en calentamiento de granos húmedos. Los índices de deterioro Para la medida del grado de deterioro de cereales, se utilizan algunos índices de carácter físico, químico y biológico. Los índices físicos son: el aspecto, la temperatura, el olor, la presencia de granos dañados y los insectos. Los índices químicos consisten en: el aumento de los azúcares reductores y la disminución de las vitaminas. Los biológicos son: el aumento de la carga fúngica y la bacteriana. Por lo que se refiere a los índices físicos, vemos que el aspecto dañado, al perder el brillo, adquiere un color opaco y pardo-negruzco, síntoma que introduce la sospecha de otro daño más grave. La temperatura elevada, detectada por las sondas termométricas instaladas en el interior de las celdas, es índice de fermentaciones en marcha y síntoma de la presencia de hongos y, bastante probablemente, también de insectos, causa y efectos de humedades altas. Los olores anormales provienen de las fermentaciones de origen fúngico o enzimático; el olor a moho se deriva probablemente de la presencia de hongos Actinomicetos. Por lo tanto, las citadas causas modifican las características de cierto número de granos que, al ser distintas de las normales, hacen posible la clasificación por intensidad y tipo de daño. En cuanto a los índices químicos, se sabe que el aumento de acidez se deriva del aumento de la concentración de iones hidrógeno, con la simultánea presencia e incremento de: a) ácidos grasos libres; b) fosfatos ácidos; c) aminoácidos. El primero de estos índices es el más marcado y evidente desde las primeras fases del deterioro de cereales, por lo que se utiliza el análisis de la cantidad presente en el producto en mal estado; la acidez de las grasas se define y analiza como el número de mg. de hidróxido de potasio necesarios para neutralizar los ácidos grasos libres (referido a 100 g de materia seca) extraídos con éter de petróleo o benceno. Por la acción del enzima invertasa u otros enzimas, los azúcares reductores, presentes en el producto conservado con un contenido alto de humedad, disminuyen transformándose en azúcares no reductores. Las invertasas se producen por la presencia y desarrollo de hongos sobre los granos y los índices biológicos se derivan de la acción y efecto de la microflora huésped. Bibliografía Hoseney, R. Carl. Principios de Ciencia y Tecnología de los Cereales. Primera Edición. Editorial ACRIBIA S.A. Zaragoza, España. 1991 Kent, N. L. Tecnología de los Cereales: Introducción para Estudiantes de Ciencia de los Alimentos y Agricultura. Primera Edición. Editorial ACRIBIA S.A. Zaragoza, España. 1987 Cruz, J.F.; HYPERLINK quot;
http://www.google.com.ec/search?tbs=bks:1&tbo=p&q=+inauthor:%22Diop,+A.%22quot;
Diop, A.; y HYPERLINK quot;
http://www.google.com.ec/search?tbs=bks:1&tbo=p&q=+inauthor:%22CanoMunoz,+G.,+(ed.)%22quot;
CanoMunoz, G. Avances en la Ingeniería Agrícola: Técnicas de Almacenamiento. Food & Agriculture Org., 1990. Bioquímica de Cereales. http://www.scribd.com. http://www.scribd.com/doc/17102539/Bioquimica-de-Granos-y-Cereales. Universidad Nacional Federico Villarreal. Perú. Fecha de Consulta: 8/11/2010 Cereales. http://www.scribd.com. http://www.scribd.com/doc/28920899/CEREALES. Universidad Nacional Federico Villarreal. Perú. Fecha de Consulta: 8/11/2010 Enzimas en cereales. http://www.lab-ferrer.com. http://www.lab-ferrer.com/documentacio/aqualab/Actividad%20enzimatica.pdf. Fecha de Consulta: 8/11/2010 Enzimas de cereales. http://www.analesranf.com. http://www.analesranf.com/index.php/mono/article/viewFile/1107/1121. Departamento de Nutrición, Bromatología y Tecnología de los Alimentos. Facultad de Veterinaria. Universidad Complutense de Madrid. Juan Manuel Rodríguez Gómez. Fecha de Consulta: 8/11/2010 Humedad de cereales. http://www.eumed.net. http://www.eumed.net/libros/2006a/fbbp/1f.htm. Economía del arroz: Variedades y Mejoras. Fecha de Consulta: 8/11/2010 Daños mecánicos en cereales. http://www.fao.org. http://www.fao.org/docrep/x5027s/x5027S01.htm. Manual de manejo poscosecha de granos a nivel rural. Fecha de consulta: 9/11/10 Poscosecha de cereales. http://www.fao.org. http://www.fao.org/inpho/content/documents/vlibrary/new_else/x5693s/x5693s02.htm. Procesamiento de cereales. Intermediate Technology Development Group. Fecha de consulta: 9/11/10 Enzimas y poscosecha de cereales. http://agro.uncor.edu. http://agro.uncor.edu/~ceryol/documentos/postcosecha/calidadalmacenamiento.pdf. Efecto del almacenaje y el secado sobre la calidad de los granos. Gustavo Giambastiani, Oscar Rubiolo. Fecha de consulta: 9/11/10

Bioquimica de perdidas post-cosecha de cereales

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie Bioquimica de perdidas post-cosecha de cereales

Ähnlich wie Bioquimica de perdidas post-cosecha de cereales (20)

Bioquimica de perdidas post-cosecha de cereales