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Luis Pasteur, un golpe de gracia contra la “generación espontánea”.

Alejandro Alfredo Aguirre Flores.

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     Cuando se habla de Luis Pasteur, se habla en definitiva, de una de las mentes más brillantes que tuvo la humanidad en el siglo diecinueve; la literatura entorno a este magnífico científico es abundante dada la importancia de sus estudios entorno a ciencia. El presente articulo tiene por fin resaltar la obra de Pasteur como una contribución académica a favor de los estudiantes de las distintas áreas de la salud y alimentación, Bienvenidos.

En primera instancia el perfeccionamiento del microscopio compuesto hizo posible el nacimiento de la microbiología descriptiva, como parte de la Historia Natural, sin embargo el nacimiento de la microbiología como una ciencia experimental sólo fue posible cuando se logró relacionar a los microorganismos con los distintos fenómenos naturales, muchos de estos fenómenos o procesos son trascendentales en el desarrollo humano, animal e inclusive vegetal; como las fermentaciones y las enfermedades; tras evidenciarse que los microorganismos eran causa y no consecuencia de dichos fenómenos.

Luis Pasteur jugó un papel fundamental en el desarrollo de esta naciente ciencia, puesto que sus investigaciones y experimentos permitieron definir claramente los procesos naturales como las fermentaciones, putrefacción y diversas enfermedades de los seres humanos y animales como procesos típicos microbianos.

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Luis Pasteur en la realización de su experimento mediante balón de cuello de cisne para comprobación de contaminación de muestras por agentes microbianos externos.

Según menciona Norberto J. Palleroni (1970), la obra de Pasteur tuvo el mérito de dar un “golpe de gracia” con un poderoso argumento que destrozó la idea de la generación espontanea, misma que sustentada en viejas creencias no científicas o seudocientíficas defendía como cierto que la vida compleja se generaba a partir de la materia inerte (orgánica o inorgánica) casi como si se tratara de un acto de magia. Dicha creencia popular se fundamentaba en el hecho de que la vida surgía de cúmulos de materia por ejemplo: el hecho de que los rayos del sol incidan sobre los granos de trigo o maíz o la misma ropa sucia según el clérigo Johann Baptista Van Helmont, de origen belga (1667), generarían de manera espontanea vida en forma de ratas o insectos y aunque que suene descabellada esta idea en la actualidad, la teoría de la generación espontánea fue considerada como cierta hasta finales del siglo XVIII, esta teoría fue descrita por ARISTÓTELES y su escuela filosófica en la antigua Grecia.

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Y aunque la teoría de la generación espontánea tuvo varias formas a través de los tiempos, no fue sino hasta el siglo XIX que su debate dio lugar a una  gran polémica sobre su veracidad, hoy es sabido que los alimentos al entrar en un proceso de putrefacción y al someterlo a análisis microscópico, se encuentra que está repleto de bacterias y hongos que se encargan de su degradación, por lo tanto mantener a los alimentos envasados prácticamente por un tiempo indefinido sin que se pudran o fermenten es posible, gracias a las investigaciones de Pasteur que corroboran que dicho alimento al ser sometido a un shock térmico, calentamiento o enfriamiento y al envasarse herméticamente pueden ser conservados sin que éstos entren en procesos de descomposición por un tiempo prolongado.

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Cebolla en descomposición con proliferación de hongos cuyas esporas son procedentes del ambiente.

Pasteur seguramente se preguntó ¿De donde provienen estos seres minúsculos y que con frecuencia no se ven en el alimento fresco?.

Pues bien este brillante químico francés primero demostró que en el aire habían estructuras que se parecían mucho a los microorganismos que observó en la materia en descomposición. Según Madigan M., Martinko J., & Parker Jack (2004) Pasteur descubrió que el aire normal contiene de manera continua una amplia diversidad de células microbianas intangibles mismas que se encuentran en materias en descomposición. De forma análoga estas células microbianas se encuentran adheridas a superficies, utensilios y prácticamente a todo que les sea un medio de proliferación. Pasteur concluyó que los organismos encontrados en materias en descomposición se originaban a partir de las células presentes en el medio ambiente (aire) para finalmente postular que éstas células se depositan constantemente sobre todos los objetos. Si sus conclusiones eran correctas, un alimento “tratado” no debía estropearse de tal modo que debía existir alguna manera de destruir los microorganismos que contaminasen el alimento en su superficie.

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Spirillum de agua dulce

Pasteur y su experimento del matraz cuello de cisne

     Para dicho golpe de gracia Pasteur descubrió que el calor era capaz de eliminar los contaminantes pues destruía con efectividad los organismos vivos, sin embargo, esto no es un dato que se le atribuya únicamente a Pasteur, de hecho ya varios investigadores habían descubierto que, si una solución de nutrientes se introducía en un matraz de vidrio y este se sellaba llevándose posteriormente a ebullición, este nunca se descomponía mientras se mantuviera cerrado. A sus ideas no le faltaron detractores que defendían la generación espontanea y sostenían que la generación espontanea requería aire fresco para que se originara de modo que el aire encerrado dentro del matraz sufría cambios durante su calentamiento, lo que para sus detractores, explicaría el por que no se origina vida en esas condiciones; superadas las objeciones y sin prestar mucha atención a sus detractores, Pasteur se aventuro a la construcción de un matraz muy singular al que llamaría matraz “cuello de cisne”, mismo que se designa también como el matraz de Pasteur.

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Los matraces en forma de “cuello de cisne” de #Pasteur

Según lo mencionan Madigan M., Martinko J., & Parker Jack (2004), Pasteur coloco las soluciones nutritivas en su interior, allí las llevo a ebullición, luego cuando el matraz se equilibraba con la temperatura ambiente, el aire podía ingresar de nuevo, pero la curvatura del matraz evitaba que los microorganismos alcanzasen el interior del matraz donde se encontraba el caldo nutritivo, siendo así el material ahora esterilizado en el recipiente no se descomponía y no aparecían microorganismos mientras el cuello del matraz no hiciera contacto entres los microorganismos y el caldo nutritivo estéril. Sin embargo, bastaba con que el matraz se inclinara lo suficiente como para que el liquido estéril contactara con el cuello para que ocurriera la putrefacción llenándose así el contenido de microorganismos.

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Este sencillo experimento fue suficiente para aclarar definitivamente la controversia que se venia dando por la teoría equivoca de la generación espontanea; haciendo que sus publicaciones alcanzaran el interés de médicos en toda Francia que no entendían por que después de que un paciente salia con éxito de una intervención quirúrgica, en muchos casos moría  por gangrena, Pasteur con su experimento estaba conceptualizando la idea de que los microorganismos eran omnipresentes y que al dejar una herida expuesta al ambiente, era muy probable que se convirtiera en medio de cultivo como lo que demostró con su matraz, lo que era el origen de la gangrena  que ocasionaba la muerte en los pacientes.

LA OBRA DE PASTEUR

Eliminar todos los microorganismos de un determinado objeto, es un concepto que en la actualidad denominamos esterilización, en el presente y gracias a Pasteur la calidad de vida ha mejorado considerablemente en comunidades que consumen productos inocuos, procedimientos como el “pasteurizar” en lácteos y jugos han permitido el control de  enfermedades como brucelosis entre otras infecciones.

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Finalmente Louis Pasteur no solo se dedico a investigar a los microorganismos, si bien es cierto que la mayor parte de su tiempo lo invirtió en investigaciones sobre bacterias, hongos y virus; describió también el proceso adecuado de la pasteurización en 1862. Con este método, los líquidos como la leche son calentados a una temperatura entre los 60 y los 100 grados Celsius y con esto se eliminan los microorganismos que causan que se echen a perder. La pasteurización se utilizó por primera vez en las industrias de vino francesas para salvarlas del problema de la contaminación y luego de esto se trasladó a otras bebidas como la leche y la cerveza.

Demostró que la denominada fermentación era un proceso provocado por microorganismos, puesto que descubrió que ciertas levaduras presentes principalmente en cerveza y vino eran agentes fermentadores de las bebidas alcohólicas, al producir ácido láctico como producto de su metabolismo, dando de esta manera un factor importante en la producción de bebidas espirituosas en la Europa de aquel entonces.

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“Una botella de vino contiene más filosofía que todos los libros del mundo”

Louis Pasteur (1865)

Entre  uno de los datos poco conocidos de Pasteur es que básicamente salvo la industria de la seda en toda Europa, esto lo realizo mientras se encontraba en la realización de  su “Teoría de los Gérmenes”. Descubrió que la pebrina era una enfermedad ocasionada por un gusano microscópico denominado Nosema bombycis, afectando gravemente la salud del gusano de seda que era empleado en la producción textil de sedas, esto ocasiono la quiebra de muchas industrias de seda en Europa y que se comenzaba a expandir con gran velocidad de región en región, tras elaborarse un método, desarrollado por Pasteur, se pudo ir erradicando la enfermedad y recuperando la producción normal de sedas finas.

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Silkworm pebrine disease and Nosema bombycis

En 1879, Pasteur se convierte en ser el creador de la primera vacuna, dicha vacuna fue empleada en pollos, con la finalidad de curar el cólera del pollo. Los pollos inoculados contrajeron la enfermedad, pero se volvieron resistentes al virus. Termino desarrollando vacunas para otras enfermedades como el cólera, tuberculosos, ántrax (carbunco) y sarampión.

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“Al enseñarme a leer, te aseguraste de que aprendiera sobre la grandeza de Francia”

Louis Pasteur, recordando la relación con su padre.

Entorno a la microbiología, determino que la temperatura era un factor importante para el control microbiano. Sus investigaciones con gallinas infectadas de fiebre esplénica por ántrax, que se mantenían inmunes a la enfermedad, pudo exponer que la bacteria que producía ántrax no era capaz de sobrevivir en el torrente sanguíneo de las gallinas. El motivo era que su sangre está a 4 grados Celsius sobre la temperatura de la sangre de los mamíferos como vacas y cerdos. El ántrax la mayor causa de muerte de animales de pastoreo y también causa ocasional de la muerte de humanos, el desarrollo de una vacuna en contra de esta bacteria produjo un caída dramática en el rango de infecciones, sobre el ántrax, el doctor alemán Robert Koch ya había encontrado la bacteria causaba el mal; Pasteur anunció que había descubierto la vacuna e inmunizó con éxito 31 animales.

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Louis Pasteur (1822-1895) químico y bacteriólogo francés. La vacunación de ovinos contra el ántrax. Agerville (Francia).

A diferencia de lo que muchos pueden creer sobre Pasteur, también fue profesor de física,  es así que en 1849, cuando era profesor de Física en la escuela de Tournon, decidió estudiar a fondo la geometría de los cristales de diversas sales y la manera en que la luz incide sobre ellos, para ello estudio cristales de sales formadas por ácido tartárico mismos que polarizaban la luz de manera distinta, descubriendo así que los cristales eran asimétricos en el caso del tartárico lo que permitió comprender de mejor manera la geometría molecular en la química y física.

En 1857, mientras estudiaba los procesos fermentativos, principalmente el del ácido butírico, descubrió que el proceso de fermentación puede detenerse a través del paso de aire en el fluido fermentado. Esto lo llevó a concluir la presencia de una forma de vida que podía existir aún en ausencia del oxígeno. Esto llevó al establecimiento de los conceptos de vida aeróbica (con oxígeno) y anaeróbica (sin oxígeno). El proceso de inhibir la fermentación a través del oxígeno es conocido como el Efecto Pasteur, este descubrimiento definía la anaerobiosis.

Uno de los datos mas importantes de Pasteur fue el descubrimiento y creación de la vacuna contra la rabia. En 1880 concentró su atención en la rabia, una enfermedad mortal con síntomas horribles que causa una muerte lenta y dolorosa. Pasteur había ensayado una vacuna en perros, pero le preocupaba hacerlo en humanos.

Se enfrentó a ese dilema con Joseph Meister, un niño al que lo había mordido un animal rabioso. No estaba seguro de que Joseph desarrollaría la versión humana de la rabia, pero ensayó el tratamiento de todas maneras y finalmente Joseph sobrevivió.

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Joseph Meister, primer individuo en recibir la vacuna contra la rabia.

Sustentado en los resultados de su experimento con el matraz valido su “Teoría de los Gérmenes”, con lo que aclaro un gran dilema filosófico sobre el origen de la vida. Los resultados que obtuvo el joven Meister hacen que la demanda crezca desmesuradamente en toda Europa y encamina a Pasteur hacia la erradicación de otras enfermedades como la difteria inoculando a dos de sus ayudantes (Emile Roux y Alexandre Yersin)  y luego volviéndolos inmunes, en la actualidad la lucha contra la difteria es una de las mas exitosas desde el punto de vista medico puesto que alrededor del 85% de los niños de todo el mundo son inmunizados.

Esta demanda por vacunas hizo necesaria la creación de un centro de investigaciones que lo fundo Pasteur en 1887 y que lleva su mismo nombre hasta la actualidad. Hoy es uno de los principales centros de investigación, con más de 100 unidades de investigación, 500 científicos permanentes y aproximadamente 2700 personas que trabajan en este campo. Los logros del Instituto Pasteur son un mayor entendimiento de afecciones de origen infeccioso, y ha importantes contribuciones en el ámbito de tratamientos, prevención y curas de enfermedades infecciosas que existen hasta hoy como la difteria, fiebre tifoidea, tuberculosis entre otras.

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Finalmente Pasteur continuó dirigiendo el Instituto en París, pero su salud se fue deteriorando. Tras otro derrame, su parálisis empeoró. Murió a los 72 años de edad y  Francia lo trató como un héroe nacional. Fue enterrado en la catedral de Notre-Dame. siendo uno de los científicos de mayor relevancia en la historia humana.

REFERENCIAS:

  • Norberto J. Palleroni.(1970). Principios Generales de Microbiología. Departamento de Bacteriología e Inmunología de la Universidad de California (Estados Unidos). Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico. Departamento de Asuntos Científicos. Secretaría General de la Organización de Estados Americanos. Washington, D.C. pp. 2-3.
  • Madigan M., Martinko J., & Parker Jack (2004). Brock Biología de los Microorganismos. Pasteur y el fin de la generación espontánea. 10º Edición. Pearsons Prentice Hall. Madrid-España. pp. 10-12.

 

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Francia : 5 Francs 1966 ( Louis Pasteur ) SC-

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Presencia de las aminas en los alimentos

Lucía Jaramillo Cando. [1]

Lesly Espinoza Buitrón. [1]

Alejandro Aguirre F. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

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Las Aminas

Definición: Se pueden considerar compuestos derivados del amoníaco (NH3) al sustituir uno, dos o tres de sus hidrógenos por radicales alquílicos o aromáticos. Según el número de hidrógenos que se sustituyan se denominan aminas primarias, secundarias o terciarias así lo afirma (Fernández, 2015) además menciona que suelen presentar las siguientes estructuras tomando como base el amoniaco; mismas que pueden ser primarias, secundarias o terciarias según el número de sus sustituyentes:

Ilustración 1 aminas primarias, secundarias y terciarias.

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Ilustración 2 Ejemplos de aminas

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Como podemos apreciar el número de sustituyentes determinan el tipo de amina, adicionalmente las aminas adoptan su nombre según sus sustituyentes; normalmente se nombran añadiendo al nombre del radical hidrocarbonado el sufijo “-amina“. (Alonso, 2017); En las aminas secundarias y terciarias, si un radical se repite se utilizan los prefijos “di-” o “tri-“, aunque, frecuentemente, y para evitar confusiones, se escoge el radical mayor y los demás se nombran anteponiendo una N para indicar que están unidos al átomo de nitrógeno. Cuando las aminas primarias no forman parte de la cadena principal se nombran como sustituyentes de la cadena carbonada con su correspondiente número localizador y el prefijo “amino-“. Adicionalmente Cuando varios N formen parte de la cadena principal se nombran con el vocablo aza; a continuación algunos ejemplos:

Si deseas conocer un poco mas a profundidad sobre su estructuración comparto aquí un tutorial muy bueno en especial si estas iniciando en este tema:

AMINAS | Formulación Orgánica

Presencia de las aminas en los alimentos

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Ilustración 3 Algunas aminas presentes en los alimentos.

Normalmente en la industria alimenticia como en los alimentos orgánicos, la presencia de aminas puede ser un indicador positivo o negativo dependiendo de la aplicación que se dé a estos tipos de compuestos; sin embargo de forma general la presencia de ellas pueden determinar la calidad del alimento y si es viable su consumo. Por ejemplo: diversos estudios han demostrado la incidencia de cáncer en personas que consumieron alimentos que contenían aminas heterocíclicas en especial en alimentos cocinados, dichas aminas son compuestos mutágenos cuyos orígenes pueden ser naturales como artificiales así lo afirma (Galceran, 2002), además menciona que la mayor parte de las aminas presentes en los alimentos son de tipo biogénicas, es decir, producidas o sintetizadas desde otro ser vivo; finalmente señala a las nitrosaminas y nitrosamidas, como genotóxicos altamente cancerígenos a continuación presentamos las estructuras a las que el estudio citado hace referencia como las más importantes presentes en alimentos:

Por otro lado, las aminas heterocíclicas no son las únicas presentes en los alimentos; existen también aminas de estructuras menos complejas pero que cumplen un papel fundamental en la naturaleza del alimento, como por ejemplo un indicador de que una carne o un pescado ya no son aptos para el consumo humano es cuando éstos comienzan a emanar olores desagradables, mismos que indican un estado de descomposición del alimento como es la presencia de la putrecina y la cadaverina en los alimentos cárnicos principalmente.

Aminas biogénicas en alimentos

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Ilustración 4 Los quesos son alimentos con importante presencia de aminas indicadoras de su estado dado el olor que son capaces de generar.

Definición: Las aminas biogénicas, también conocidas como aminas biológicamente activas, son compuestos orgánicos de bajo peso molecular, que contienen nitrógeno, y que están presentes de manera natural en los productos alimentarios tales como queso, vino, cerveza, alimentos vegetales, pescado y carnes rojas. Estas substancias son descritas como biogénicas porque son formadas por la acción de organismos vivos. En los alimentos, son percibidas como indeseables factores antinutricionales de preocupación en salud pública dado que han sido asociadas con envenenamiento por alimentos, particularmente cuando son ingeridas en grandes cantidades o en donde hay una inhibición de su degradación en los humanos. Ejemplos de aminas biogénicas son las catecolaminas y la indolaminas. Las prominentes incluyen acetilcolina (Ach), histamina, tiramina, dopamina, serotonina, norepinefrina (NE, también conocida como noradrenalina o NA) y epinefrina (también conocida como adrenalina) así lo manifiesta (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012).

Sin embargo y desde una visión más crítica al respecto se meciona que las aminas biógenas son un tipo de contaminación química, sustancias que forman parte de la composición de determinados alimentos, aunque también se desarrollan como consecuencia de algún posible fallo en el procesado o por una mala praxis higiénica durante la elaboración o la conservación. Constituyen un peligro para la calidad y la seguridad de los alimentos y su presencia en estos, a menudo, es indicador de deterioro (GIMFERRER MORATÓ, 2012).

Funcionalidad y alcance

La principal función de las aminas es formar parte de importantes reacciones fisiológicas celulares. También están implicadas en una gran cantidad de procesos metabólicos de animales y vegetales. Por esta razón, se encuentran en una gran variedad de alimentos, tanto de origen animal como de origen vegetal, y en cantidades más o menos importantes. El consumo en pequeñas porciones de estas sustancias no supone un efecto nocivo para la salud. Según los expertos, su consumo moderado puede incluso ser beneficioso, gracias a un efecto antioxidante. Pero la ingesta de alimentos que contienen un elevado nivel de aminas biógenas puede causar reacciones tóxicas como cefalea, hipertensión, náuseas, aceleración del pulso o vómitos (GIMFERRER MORATÓ, 2012).

Acetilcolina (2-acetoxi-N,N,N-trimetiletanaminio)

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Ilustración 5 Acetilcolina

Es un neuromodulador encontrado tanto en el sistema nervioso central (CNS, por sus siglas en inglés) como en el periférico (PNS, por sus siglas en inglés). El compuesto tiene una fórmula química CH3COOCH2CH2N+(CH3)3 y está formado por la esterificación de colina con ácido acético en una reacción catalizada por la enzima colina-acetil-transferasa. En el PNS, Ach actúa para activar los músculos, mientras que en el CNS realiza acciones excitadoras. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Ilustración 7 Mecanismo de acción de la acetilcolina.

Histamina (2-(1H-imidazol-4-il)etanamina

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Ilustración 8 HISTAMINA

Es un neurotransmisor producido por basófilos y mastocitos, funcionando en la respuesta inmune y la regulación de funciones fisiológicas en el intestino. La histamina aumenta la permeabilidad de los capilares a los leucocitos y anticuerpos proteicos, los cuales son necesarios para destruir substancias y nulificar sus efectos dañinos. También actúa en la respuesta proinflamatoria al daño celular o reacciones alérgicas además de mejorar la secreción de ácido clorhídrico gástrico a través de los receptores de histamina. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Tiramina (4-(2-aminoetil)fenol)

Es formada a partir del aminoácido tirosina por descarboxilación y aparece en muchos alimentos comunes que los humanos ingieren. Fuentes alimentarias bien conocidas de tiramina incluyen alimentos fermentados, encurtidos y añejados, alimentos marinados, alimentos ahumados, chocolate, bebidas alcohólicas y alimentos en descomposición. Su producción y acumulación en el cuerpo ha sido asociada a una elevación en la presión arterial y cefaleas.

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Ilustración 9 Reacción de formación de la tiramina a partir de tirosina.

Serotonina (5-hidroxitriptamina)

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Ilustración 10 SEROTONINA

La serotonina es un neurotransmisor encontrado sobre todo en el tracto gastrointestinal (GIT, por sus siglas en inglés), el CNS y en las plaquetas de animales, incluyendo los humanos. En el GIT, la serotonina actúa para regular los movimientos intestinales; en el CNS, la serotonina realiza varias funciones, incluyendo la regulación del apetito, el estado de ánimo y el sueño, así como la contracción muscular y algunas funciones cognitivas. La serotonina asociada a las plaquetas está involucrada en le hemostasia y la regeneración hepática. En las plantas, se cree que la serotonina es producida por un mecanismo para evitar la acumulación de amoniaco tóxico. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Las fuentes vegetales de serotonina incluyen champiñón, jitomate, plátano, ciruela, kiwi, nuez de nogal y nuez de pacana. Los niveles excesivos de serotonina pueden ser tóxicos para los humanos y se manifiestan por efectos cognitivos, autónomos y somáticos específicos, que pueden ir de lo indetectable a lo fatal.

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(Epinefrina o adrenalina, (R)-4-[1-hidroxi-2 (metilamino)]etilbenceno-1,2-diol)

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Ilustración 11 Adrenalina

Funciona tanto como una hormona y como neurotransmisor y realiza funciones múltiples en el cuerpo. Por ejemplo, incrementa el ritmo cardíaco, modula la dilatación de los vasos sanguíneos y las vías aéreas y participa en la respuesta luchar/huir del sistema nervioso simpático. También participa en la contracción de los músculos lisos; inhibe la secreción de insulina mientras que aumenta la secreción de glucagón en la páncreas; y también estimula la glicólisis en el hígado y el músculo.(NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Ocurrencia en los productos alimenticios

Fuentes de alimentos fermentados

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Ilustración 12 alimentos fermentados con microorganismos.

La fermentación es un método biológico para procesar alimentos a fin de conservar su calidad o para transformar alimentos en formas estables y útiles. El proceso de fermentación invariablemente forma productos finales con propiedades de sabor y textura características. Varios microorganismos, incluyendo Lactococcus spp, Lactobacillus spp, Leuconostoc spp, Streptococcus spp y Pediococcus spp participan en varias fermentaciones de alimentos. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Estos microorganismos pueden estar naturalmente presentes en el material alimenticio o ser adicionados a los alimentos como cultivo iniciador, y secretan sus enzimas (incluyendo varias descarboxilasas e hidrolasas) en los alimentos para su transformación. Como resultado, ciertos alimentos fermentados pueden acumular grandes cantidades de aminas biogénicas a través de la descarboxilación de aminoácidos por las descarboxilasas microbianas o vía proteólisis por proteasas para generar intermediarios (aminoácidos libres) que pueden condensarse con creatinina para formar aminas biogénicas heterocíclicas. (Galceran, 2002)

Por ejemplo, se ha demostrado que productos como el cangrejo de Shanghai (Eriocheir sinensis), la cerveza, el queso y otros alimentos fermentados acumulan altos niveles de histamina durante el almacenamiento. Aunque la presencia de aminas biogénicas pueden no siempre indicar deterioro, su presencia en los productos alimenticios no es deseable debido a sus efectos potenciales a la salud.

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Ilustración 13 Shanghai (Eriocheir sinensis). Queso viejo fermentado.

QUESOS

Algunos de los aminoácidos libres producidos se convierten en sustratos para las descarboxilasas de los microorganismos asociados con los quesos para formar aminas biogénicas (principalmente putrescina, cadaverina, histamina y tiramina) en los productos. De igual forma, los aminoácidos libres de la proteólisis pueden formar aminas biogénicas heterocíclicas con creatinina.

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Ilustración 14 Los quesos fermentados presentan putrescina en la composición de sus malos olores.

Se sabe que Lactobacillus buchneri produce vastas cantidades de histamina en los quesos, lo que puede potencialmente causar envenenamiento por histamina en los consumidores, mientras que L. brevis y Enterococcus faecalis también han sido implicados en la formación de tiramina en ciertos productos de queso. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

BEBIDAS ALCOHÓLICAS

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Ilustración 15 Mosto de Vino tinto para fermentación.

Las bebidas alcohólicas, incluyendo cervezas y vinos, son producidas a partir de materiales vegetales por un proceso de fermentación microbiana (por ejemplo, el vino tinto es producido por fermentación del mosto de uva) y son fuentes comunes de aminas biogénicas. La cerveza y los vinos tintos han sido implicados en brotes de envenenamiento por histamina y tiramina. Las aminas biogénicas en el alcohol actúan sinérgicamente para provocar varios síntomas adversos a la salud tales como náusea, problemas respiratorios, palpitaciones, cefaleas, erupciones y problemas de presión arterial.

En el proceso, los microorganismos de fermentación tales como Saccharomyces cerevisiae y S. ellipsoideus hidrolizan carbohidratos en azúcares más simples que son luego degradados en etanol y una variedad de compuestos que aportan sabores y aromas.

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Ilustración 16 Saccharomyces cerevisiae

PRODUCTOS CÁRNICOS Y DE PESCADO

Las aminas biogénicas histamina, tiramina, triptamina, cadaverina, putrescina, 2-feniletilamina, espermidina y espermina han sido encontradas en las salchichas secas. Sin embargo, sus niveles y distribución varían dependiendo de factores tales como calidad de la materia prima y la disponibilidad de moléculas precursoras que sirvan como sustratos. carnes fermentadas incluyen jamón y las salchichas y salchichones como salami, pepperoni, chorizo, carne de Thuringer y carne de Cervelat, entre otros. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

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Ilustración 17 Aminas presentes en cárnicos en mal estado.

PRODUCTOS VEGETALES

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Ilustración 18 Macerados de verduras.

Las verduras y las frutas pueden ser también fermentadas para conservarlas o formar productos moldeados con sabores y texturas característicos. Los productos fermentados de verduras incluyen encurtidos, aceitunas maduras, sauerkraut, doen-jang, shoyu, tofu oloroso, miso, tempeh, injera, kimchi, koji, natto, salsa de soya, brandy, cidra, sake y vinagre; estos son producidos de fuentes tales como frijoles, granos, pepinos, lechuga, aceitunas, col, nabo, frutas y arroz. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012) Los productos vegetales fermentados también acumulan aminas biogénicas durante el almacenamiento. Por ejemplo, los niveles de tiramina y putrescina en el sauerkraut se incrementan durante el almacenamiento y mientras más largo sea éste, mayor será la acumulación de aminas biogénicas.

Importancia para la industria alimentaria

Las aminas biogénicas son de interés particular para la industria alimentaria debido a su toxicidad y a su uso como indicadores de la calidad del alimento o su descomposición. Por ejemplo, el envenenamiento por histamina ocurre luego de la ingestión de alimentos con alto contenido de histamina. Los peces escombroides que no son manejados apropiadamente pueden acumular altas cantidades de histamina y dichos productos pueden significar un riesgo a la salud cuando son consumidos. Otros alimentos fermentados, como queso, vino, salchichas

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Ilustración 19 β-feniletilamina

secas, sauerkraut, miso y salsa de soya también han sido asociados con envenenamiento por aminas biogénicas. La toxicidad por histamina y tiramina han sido ampliamente investigadas y las aminas biogénicas como β-feniletilamina y tiramina han sido asociadas a crisis de hipertensión y migrañas. Otras aminas biogénicas como las HCA también han sido implicadas en la formación de nitrosaminas mutagénicas o carcinogénicas y los potenciales riesgos a la salud de estos compuestos son área de investigación activa para comprender mejor el grado de riesgos a la salud que implican estos compuestos en los productos alimenticios. (Fernández, 2015)

Indicadores de calidad

Las aminas biogénicas son de interés y uso para los científicos y tecnólogos en alimentos debido a sus usos como indicadores de la calidad alimentaria. Las soluciones acuosas de putrescina y cadaverina impartes olores discernibles y rechazables a niveles de 22 ppm y 190 ppm, respectivamente. La contribución relativa del sabor de las aminas biogénicas a la calidad general del alimento no está bien establecida; el principal enfoque ha sido en su posible uso como indicadores químicos de la calidad del alimento. La relación entre las cantidades de aminas biogénicas particulares en un producto alimenticio y el grado de descomposición del mismo ha sido empleado para estimar un parámetro conocido como índice de calidad química (CQI, por sus siglas en inglés) o índice de aminas biogénicas (BAI, por sus siglas en inglés) para el pescado y este toma en cuenta las concentraciones de putrescina, cadaverina, histamina, espermina y espermidina en la muestra de pescado. En base a esto, el CQI es calculado como el producto de la suma de histamina, putrescina y cadaverina, dividida entre la suma de 1 más espermina y espermidina. Un valor de CQI por debajo de 1 denota un producto de buena calidad, un valor entre 1 y 10 es considerado mediocre, mientras que un valor mayor a 10 denota descomposición.

El concepto de CQI o BAI se ha extendido hacia un BAI de la cerveza, tomando en consideración las concentraciones de otras aminas biogénicas, tiramina, β-feniletilamina y agmatina, que aparecen en productos como la cerveza. El BAI de la cerveza se calcula como el producto de la suma de cadaverina, histamina, tiramina, putrescina, β-feniletilamina y tiramina, dividida entre 1 más agmatina. Un valor de BAI por debajo de 1 indica un producto de buena calidad, un valor entre 1 y 10 se considera mediocre y un valor mayor a 10 denota descomposición.

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Ilustración 20 Agmatina usada como proteína tonificante de deportistas.

Para las carnes, el contenido total de putrescina, cadaverina, histamina y tiramina puede ser utilizado para determinar la frescura, con niveles ≤ 5.0 μg/g indicando productos cárnicos de alta calidad.

Efectos del procesamiento y almacenamiento de los alimentos

El procesamiento alimentario es un mecanismo esencial para controlar los niveles de aminas biogénicas en los alimentos. Debido a su alta estabilidad térmica, una vez que las aminas son formadas sus concentraciones no disminuirán significativamente durante los procesos térmicos. Las técnicas de procesamiento tales como evisceración, manejo postcosecha o postcaptura, congelado o refrigerado, salteado y ahumado pueden afectar el contenido de aminas biogénicas y la calidad del producto final.

Control de temperatura

Los niveles de aminas biogénicas en los productos alimenticios son influenciados en gran medida por la temperatura de almacenamiento. Técnicas de manejo postcaptura o postcosecha como la colocación inmediata en hielo son importantes para controla el contenido de aminas biogénicas en el pescado debido a que a temperaturas menores las actividades enzimáticas y microbianas son reducidas considerablemente, de manera que las tasas de formación de aminas biogénicas y su acumulación en los productos se reducen en consecuencia.

Salado

El salado puede inhibir de manera efectiva la formación de aminas biogénicas, particularmente a niveles elevados. En general, un contenido más alto de sal resulta en una formación reducida de aminas biogénicas. Esto se debe a que el alto contenido de sal disminuye la actividad acuosa del medio y esto puede inhibir tanto las actividades microbianas como las enzimáticas que son requeridas para la formación de aminas biogénicas.

Ahumado

El ahumado es un método tradicional utilizado para conservar pescado. Este alimento es ahumado, luego congelado y transportado. El contenido de histamina se incrementa durante el proceso de ahumado y continúa acumulándose durante el congelamiento. Aún cuando el ahumado puede inducir la producción de histamina y la formación de nitrosaminas, la alta temperatura aplicada en el ahumado puede también disminuir el crecimiento y proliferación de microorganismos dañinos y/o productores de descomposición del alimento.

Regulaciones

Dado que el nivel alto de aminas biogénicas, por ejemplo, histamina y tiramina, está asociado con el envenenamiento alimentario, su consumo debe ser limitado. Aún cuando no todas las aminas son igualmente tóxicas, y los niveles toxicológicos son difíciles de valorar debido a efectos sinérgicos entre las aminas, se han propuesto límites permisibles.

Así, los productos fermentados que son preparados utilizando buenas prácticas de manufactura (GMP, por sus siglas en inglés) pueden contener histamina, tiramina y β-feniletilamina en concentraciones de 50-100 mg/Kg, 100-800 mg/Kg y 30 mg/Kg, respectivamente, y aún ser considerados seguros y aceptables para el consumo humano. Los niveles de histamina, cadaverina, putrescina, tiramina y β-feniletilamina en sauerkraut no deben exceder los 10 mg/Kg, 25 mg/Kg, 50 mg/Kg, 20 mg/Kg y 5 mg/Kg, respectivamente y la cantidad total de aminas biogénicas en pescado, queso y sauerkraut debe ser menor a 300 mg/Kg. Adicionalmente, una ingestión de aminas biogénicas mayor a 40 mg en una comida se considera como potencialmente tóxica. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Como las aminas biogénicas no son extremadamente tóxicas o se han asociado con muchos incidentes fatales, existen pocas regulaciones generales que controlan su concentración. Histamina, sin embargo, es una preocupación común y varios países han establecido sus propios estándares para estos compuestos en los alimentos. Por ejemplo, un nivel de 10 mg de histamina por cada litro de vino es considerado como aceptable en Suiza. En Estados Unidos, 20 mg de histamina por 100 g de pescado enlatado se considera no seguro para el consumo humano y 50 mg de histamina por 100 g de pescado enlatado se considera como un riesgo para la salud por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés); la Comunidad Económica Europea (ECC, por sus siglas en inglés) ha fijado el nivel aceptable de contenido de histamina en pescado como 10-20 mg/100 g; la Agencia Canadiense de Inspección Alimentaria (CFIA, por sus siglas en inglés) ha fijado el nivel de acción de la histamina como 20 mg/100 g en productos fermentados y 10 mg/100 g en productos de peces escombroides. (NUTRICIÓN ESPECIALIZADA, 2012)

Las aminas biogénicas son importantes componentes alimentarios, encontrados en la producción de muchos alimentos fermentados y no fermentados. Están presentes como subproductos de la actividad microbiana en los alimentos. Los microorganismos están presentes de manera natural, adicionados con propósito de fermentación o son introducidos a través de contaminaciones. Es deseable minimizar la formación de aminas biogénicas debido a sus efectos adversos en la salud humana y a su contribución al deterioro del alimento y pérdidas de los mismos. En particular, los niveles de tiramina e histamina deben estar por debajo de ciertos niveles umbral a fin de prevenir respuestas tóxicas. (Fernández, 2015) El estudio de las aminas biogénicas es un campo de investigación activo, con varios enfoques. Constantemente se están desarrollando y/o mejorando métodos analíticos a fin de cuantificar su presencia de manera más rápida y precisa. Se requieren estudios adicionales para generar el conocimiento básico sobre los efectos de la ingestión, los límites tóxicos y las interacciones con otras moléculas biológicas, para facilitar la racionalización y formulación de recomendaciones y regulaciones más útiles en relación a sus niveles seguros en los productos alimenticios. (GIMFERRER MORATÓ, 2012)

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Usos y Aplicaciones de los Éteres, Epóxidos y sulfuros en la industria alimenticia

Autores:

Espinoza B. Lesly M. (1)

Jaramillo C. Ana L. (1)

Aguirre F. Alejandro A. (1)

(1) Facultad de Ciencias Químicas-Universidad Central del Ecuador- Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

INTRODUCCIÓN

     Los éteres, epóxidos y sulfuros son tres grandes grupos de compuestos que pueden estudiarse como si se tratara de una  sola familia por sus características físicas  y químicas en común. La característica más notable entre ellos es que sus grupos sustituyentes (R o Ar), se encuentran unidos por un heteroátomo; que en el caso de los éteres y epóxidos se trata del oxígeno, estos últimos los epóxidos, son éteres cíclicos diferenciándose así de los éteres comunes que se presentan como moléculas abiertas, por otro lado los sulfuros del tipo tioéteres presentan como heteroátomo al azufre que une los sustituyentes (R o Ar) entre sí; los sustituyentes R representan radicales alquilo mientras que los Ar representan radicales aromático o arilo (Carey F. , 1997). El presente trabajo de investigación pretende recopilar los usos y aplicaciones de éteres, epóxidos y sulfuros, entorno a la industria alimenticia y agroindustrial con la finalidad de fortalecer el estudio de los éteres, epóxidos y sulfuros temas comprendidos dentro de la primera unidad de la cátedra de Química Orgánica II de la carrera de Química de Alimentos.

DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

Aplicaciones de los éteres

     Los éteres no forman puentes de hidrógeno por lo tanto sus puntos de ebullición son bajos así lo manifiesta  (Armendaris, 2009), ésta característica permite que los éteres sean utilizados como disolventes de grasas y aceites; adicionalmente los éteres poseen una muy baja reactividad y uno de los usos más populares que se dio a uno de sus representantes más comunes, el éter dietílico , fue dentro de la medicina como anestésico sin embargo en la actualidad se ha determinado que la exposición prolongada puede ser tóxica para el ser humano conllevando a una toxicomanía denominada eteromanía (adicción al consumo de éter). A continuación, presentamos algunas investigaciones recientes para el potencial uso de los éteres en el campo alimenticio.

 

Diseño de emulsiones con éteres de celulosa para reemplazar la grasa en alimentos: estabilidad, estructura y digestión in vitro.

 

     En marzo del 2017 la tesista Berta Pons Vidal para la obtención de su título de Ciencia y tecnología de alimentos de la Universidad Politécnica de Valencia propone como opción para reducir la ingesta calórica que en consecuencia se relaciona directamente con el sobrepeso la reformulación de alimentos en base al diseño de emulsiones capaces de reemplazar la grasa convencional de alimentos de baja digestibilidad lipídica reduciendo así la cantidad de grasas absorbibles por organismo como por ejemplo cremas y mantecas de relleno de galletas entre otros.

Las pruebas desarrollaron emulsiones aceite/agua (O/W) utilizando como emulsionantes  los éteres de celulosa, metilcelulosa e hidroxipropil celulosa, la tesis manifiesta que se analizaron factores como la estabilidad, estructura y digestibilidad in vitro de las soluciones dando como resultado una baja digestibilidad lipídica de las emulsiones diseñadas aperturando la posibilidad de sustituir de esta manera parte de las grasas presentes en diversos alimentos manufacturados así lo menciona (Pons Vidal, 2017 ), para soportar esta información presentamos la reacción de esterificación para la formación de éteres de celulosa véase la ilustración 1.

Ilustración 1 Esterificación de la celulosa en éteres de celulosa, Tomado de: http://www.quimicoshalter.com/eteres-de-celulosa

 

Un estudio experimental de ácidos grasos poliinsaturados, provenientes de R. fruticosus, por éter etílico

 

     Por las mismas propiedades nombradas anteriormente los éteres actúan y son ampliamente utilizados como disolventes para la extracción de aceites, sea por sus puntos de ebullición bajos o por su capacidad baja reactividad; cualquiera sea la razón los éteres se relacionan con la industria alimenticia como medios ideales para la extracción de aceites alimenticios.

(Ortiz, García, & Chávez, 2018) mencionan al estado de Michoacán- México como potencial productor de zarzamora (mora), la producción de este fruto de forma normal no es tan eficiente debido a que es un fruto muy delicado por ende en el proceso de aseguramiento de la calidad se descartan muchos frutos que no cumplen las especificaciones causando pérdidas económicas al sector agroindustrial y de igual forma un desperdicio de alimento. Estos jóvenes proponen recuperar aceites esenciales de la zarzamora mediante extracción de estos por arrastre de vapor usando solventes conocidos como éter etílico y pentano.

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Ilustración 2 Zarzamoras (moras) (Rubus fruticosus). Fuente: http://mamiverse.com/es/10-recetas-con-zarzamora-2-63942/

La propuesta pretende aprovechar los residuos de la fruta sometiéndolas a un proceso previo de secado, esta propuesta pretende reducir perdidas económicas en los aspectos de producción de la semilla ya que de esta forma se busca aprovechar la totalidad del fruto incluido aquel que se encuentre en malas condiciones para ser vendido fresco del cual se pretende recuperar aceites esenciales que pueden ser utilizados no solo en el campo alimenticio si no también en la cosmética.

Las semillas se sometieron a extracción lipídica mediante Soxhlet recuperando de esta manera el aceite, se determinó por tanto que la zarzamora es fuente de ácidos grasos presentes en sus semillas del tipo C:18 poliinsaturados como son el ácido linoleico y linolénico, sin embargo considerando la cantidad de agua que presenta el fruto el rendimiento de extracción con éter etílico fue del 15.18% y con pentano del 12.40%; el estudio propone mayor investigación para la determinación de mejores solventes o métodos como el microonda, sin embargo de manera general es una propuesta que busca frenar el desperdicio de recursos en producción que puede acogerse en Ecuador puesto que también es ampliamente un gran productor de moras principalmente en la provincia de Tungurahua que en la actualidad presenta aproximadamente 840 Ha del cultivo, le siguen Cotopaxi con 430 Ha, Pichincha 220 Ha y Azuay con 50 Ha de producción del cotizado fruto de distintas variedades según lo afirma (EL COMERCIO, 2011) de las cuales se podría recuperar los ácidos antes mencionados reduciendo así las perdidas innecesarias de materia prima.

 

Aplicación de la Monensina sódica en la industria alimenticia

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Ilustración 3 Charles Pedersen 1967.

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Ilustración 4 monensina sódica, en amarillo el ión Na+.  (Carey & Giuliano, 2006)

     La Monensina sódica está clasificada dentro del grupo de los éteres corona, aunque en su estructura tienda a parecerse más a un epóxido. Algunos autores clasifican a este compuesto como un complejo de coordinación cuando ha pasado de Monensina a Monensina sódica. En el campo de los éteres corona se clasifica como un podando así lo menciona (Grupo de polímeros (Polymer Research Group), 2011).

Su descubrimiento se remonta a 1967 de la mano del Nobel de Química, Charles Pedersen, quien entonces siendo empleado de DuPont descubre un método sencillo para sintetizar un éter corona con la esperanza de desarrollar un agente quelante de cationes divalentes como puede ser el Ca2+, sin embargo y tras la experimentación quedó sorprendido al aislar un complejo como subproducto fuertemente complejado con iones potasio (K+) en 16-corona-4.

Posteriormente y con la finalidad de no trabajar con un elemento tan reactivo en agua como los es el potasio realiza la misma experimentación para la obtención de un derivado con sodio (Na+) obteniendo así la monensina de sodio; misma que dispone sus grupos alquilo hacia el exterior de complejo y los oxígenos polares se encuentran hacia el interior en estructura se asemeja a los hidrocarburos, esta estructura le permite llevar al ion sodio a través de la membrana celular para fines médicos veterinarios en la agro industria (Carey & Giuliano, 2006). A continuación, se puede observar en la ilustración 4 la estructura molecular monensina antes y después de formar el complejo.

Mecanismo de acción de la monensina

     La monensina posee un carácter ionóforo poliéter y es producto natural de la fermentación de la bacteria Streptomyces cinnamonensis. Los ionóforos pueden alterar el potencial de membrana mediante la conducción de iones a través de una membrana lipídica en ausencia de un poro proteínico, y por lo tanto tienen propiedades citotóxicas (Pisa Agropecuaria, 2015).

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Ilustración 5 Streptomyces cinnamonensis. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Streptomyces

Es una molécula indicada para utilizarse en ganado bovino cárnico y lechero, en caprinos y aves de corral, concretamente pollo de engorda y pavos donde se ha utilizado como coccidiostato. El mecanismo de acción puede describirse en la ilustración 6.

Dicho mecanismo favorece en 2 sentidos según la fuente mencionada:

  1. Interfiriendo con procesos celulares en la respiración celular, liquidando de esa manera a microorganismos patógenos.
  2.  Fijando los mismos iones que aportan a la nutrición del animal en cuestión.

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Ilustración 6 Mecanismo de acción de la Monensina de a través de la membrana plasmática. (Pisa Agropecuaria, 2015)

De esta manera la monensina sódica es empleada como antiparasitario, antibiótico y adicionalmente como medio de fijación de iones alcalinos en la industria ganadera puesto que es un potente aliado para la modificación y manejo de la flora bacteriana rumiante y en el caso de aves de corral actúa como bactericida para el control de coccidiosis.

Ilustración 7 Uso de la monensina sódica como moléculas desarrolladas para combatir la coccidiosis en aves de corral (Pisa Agropecuaria, 2015)

Aplicaciones de los Epóxidos

 

     Los epóxidos al tener una estructura cíclica presentan en su forma cavidades que pueden ser aplicadas en la fabricación de espumas aislantes, la industria alimenticia emplea este tipo de materiales en diversas áreas que van desde el control microbiano hasta el recubrimiento del suelo como se realiza en la industria del pavimento.

 

Adhesivos y recubrimientos con resinas epóxicas

 

     Las resinas epóxicas son unidades polimerizadas de moléculas de epóxidos sintetizadas a partir de la epiclorhidrina y di o polihidroxifenoles, véase la ilustración 8; en la industria y no solo alimenticia suelen ser empleados como adhesivos y recubrimientos del tipo aislante así lo menciona (Blancas M., 2014). Según su aplicación estas sustancias pueden ser abrasivas, materiales de fricción, textil, fundición, filtros, lacas y adherentes.

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Ilustración 8 SUP. Presentación de 0.63 y 0.31 Kg de Resina epóxica comercial. INF. Reacción entre la epiclorhidrina y Bisfenol A, para la obtención de la masa epóxica bis fenólica.

Su naturaleza inerte similar a los policarbonatos lo hace un gran aliado de la industria alimenticia puesto que garantiza inocuidad, es empleada como aislante en zonas frigoríficas optimizando de esta manera las temperaturas y la compartición de calor con el medio ambiente, aunque su uso es más difundido en la industria de la construcción se emplea para el recubrimiento de pavimentos esta opción también es aprovechada en las fabricas de alimentos porque su presencia mejora los ambientes de manufacturación ya que inhibe el aparecimiento humedad desde el suelo sin embargo su principal beneficio radica en la fuerza que es capaz de soportar igual o aproximadamente de 65 N por esta razón es que se emplea en el recubrimiento de los suelos industriales debido al constante desgaste ocasionado por efecto humano y maquinaria de transporte interno.

Epóxido de etileno (ETO) como agente esterilizador en la agroindustria.

     Como se expresó anteriormente otro de los potenciales usos de los epóxidos es como bactericida por su capacidad oxidativa. El epóxido de etileno (ETO) dentro de la industria alimenticia tiene como función la esterilización puesto que tiene la capacidad de lisar casi a la mayoría de microorganismos incluyendo esporas y virus; estos esterilizantes se pueden presentar como gases comprimidos en cilindros o cámaras que mediante sofisticados sistemas de difusión son conducidos por cañerías hasta verdaderas estancias cerradas en donde se esterilizan diversos materiales empleados en el sector agroindustrial, como por ejemplo gavetas y canastillas usadas en el sector avícola para el transporte de pollos, en estas puede proliferar una gran cantidad de microorganismos por estar al contacto de sangre, heces fecales y demás restos biológicos (Puello Cabarca, 2016).

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Ilustración 9 Cámara de esterilización.

Mecanismo de acción del ETO.

     Phillips, en 1977, sugirió que la actividad microbicida de ETO se debe a la capacidad de alquilación de grupos sulfhídricos, amino, carboxílicos, fenoles e hidroxilos de las esporas o células vegetativas. La alquilación es el reemplazo de un átomo de hidrógeno por uno de un grupo alquilo. En la ilustración 10 se puede observar la alquilación de una célula viva con óxido de etileno, esta sustitución puede causar lesión y/o muerte en una bacteria o espora así lo menciona (ESTÉRICAL, SN).

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Ilustración 10 SUP. Alquilación de una célula viva mediante ETO. INF. Salmonella senftenberg

Existe evidencia experimental que indica que la reacción de ETO con ácidos nucleicos es la principal causa de su actividad bactericida y esporicida. La alquilación del trifosfato de guanosina de ADN en Salmonella senftenberg realizada por Michael y Stumbo en 1970 causó que las células perdieran el poder de reproducción (ESTÉRICAL, SN).

Estudios acerca de la resistencia de bacterias y esporas a la actividad bactericida y esporicida del óxido de etileno muestran que la espora de Bacillus subtilis var. niger presenta una resistencia más alta la exposición de ETO que las esporas de Clostridium sporogenes, Bacillus stearothermophilus o B. Pumilus.

 

Producción de epóxido de soya con ácido peracético generado in situ mediante catálisis homogénea.

 

     En la actualidad en relación con los epóxidos existen diversos estudios que proponen extraer epóxidos de ciertas semillas que contienen estas sustancias para el uso industrial, no precisamente en el campo alimenticio, pero sí a partir de él. Por ejemplo, la producción de epóxidos provenientes de la soya común con ácido peracético generado in situ mediante procesos de catálisis homogénea (Boyacá, 2010).

Los epóxidos obtenidos a partir de estos aceites se utilizan ampliamente como plastificantes y estabilizantes del PVC y como materia prima en la síntesis de polioles para la industria del poliuretano.

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Ilustración 11 Reacción de epoxidación de aceite de soya.

Heptacloro y Epóxido de heptacloro en alimentos

 

     El heptacloro es una sustancia química manufacturada usada en el pasado para matar insectos en el hogar, en edificios y en cosechas de alimentos. Desde el año 1988 no se usa para estos propósitos. No existen fuentes naturales de heptacloro o de epóxido de heptacloro. Algunas marcas registradas del heptacloro son: Heptagran®, Heptamul®, Heptagranox®, Hepatmak®, Basaklor®, Drinox®, Soleptax®, Gold Crest H-60®, Termide® y Velsicol 104®.

El epóxido de heptacloro también es un polvo blanco que no se inflama fácilmente. No es una sustancia manufacturada y, a diferencia del heptacloro, no se usó como plaguicida. Las bacterias y los animales degradan al heptacloro a epóxido de heptacloro. Este resumen describe a los dos compuestos simultáneamente ya que aproximadamente un 20% del heptacloro es transformado a epóxido de heptacloro en el ambiente y en el cuerpo en unas horas.

Usted puede encontrar heptacloro o epóxido de heptacloro en el suelo o en el aire de viviendas tratadas para controlar termitas, disuelto en agua de superficie o subterránea o en el aire cerca de sitios de desechos peligrosos. También se puede encontrar heptacloro o epóxido de heptacloro en plantas y animales cerca de sitios de desechos peligrosos. El heptacloro ya no puede ser usado para matar insectos en cosechas o en viviendas y edificios. Sin embargo, la EPA aun permite el uso del heptacloro para matar hormigas en transformadores bajo tierra, aunque no está claro si aún se usa con este propósito en Estados Unidos.

Son por tanto sustancias altamente peligrosas para el ser humano catalogados así según la Agencia de Protección del Medio Ambiente de EE. UU., misma que ha identificado a industrias manufactureras florícolas, agroindustriales y agrícolas como principales sitios de exposición a los mismos. Sostiene que la exposición prolongada, inhalación y consumo en alimentos y bebidas, así como el contacto con la piel puede provocar enfermedades como cáncer, daños en el sistema nervioso factor tumorante entre otras.

De forma adicional se ha determinado que estas sustancias pueden afectar al sector ganadero por las mismas causas expuestas debido a que los animales pueden desarrollar diversas enfermedades ocasionando enormes pérdidas al sector.

Lastimosamente no hay ninguna información acerca de los niveles de heptacloro y epóxido de heptacloro que ocurren comúnmente en el aire. En un estudio, los niveles de heptacloro en el agua potable y el agua subterránea en Estados Unidos oscilaron entre 20 y 800 partes de heptacloro en un trillón de partes de agua (ppt) así lo manifiesta (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2016). También se han determinado contaminaciones en lechos y riveras de ríos y arroyos de uso agrario y de consumo humano.

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Ilustración 12 Heptacloro y Epóxido de heptacloro.

Aplicaciones de compuestos sulfurados (Tioéteres)

Compuestos azufrados volátiles en vino

 

     El vino es una de las bebidas alcohólicas de mayor distribución en el mundo, el mismo suele presentarse como vino tinto y blanco. Los compuestos sulfurados tienen un papel sumamente importante en las industrias vinícolas siempre y cuando sean ligeros y no se trate del DMS (dimetil sulfuro) ya que éste último es un indicador de mal sabor, es un compuesto tóxico y eliminarlo es el propósito de las vinícolas (Armas, Bolaños , & et all, 2015).

Como factor organoléptico puede entenderse como un vector de defecto que al superar el umbral de la detección olfativa confieren notas olfativas agradables al ser humano, hasta la fecha se ha determinado más de 100 compuestos sulfurados de los cuales los tioles y mercaptanos son los más apestosos.

En torno al costo que ciertos vinos pueden alcanzarse puede decir que el factor costo se ve claramente relacionado con el tipo de tratamiento que se dé a los sulfuros provenientes del viñedo y en especial con respecto al origen del sulfuro de hidrógeno en los mismos.

El origen puede ser natural o tradicional cuando procede de cepas de levaduras que pueden ser del tipo Advantage, Platinum Distinction o de origen laboratorial que abarata costos a la industria vinícola, pero puede afectar al producto por poseer trazas e impurezas generadas en la síntesis. Estos tratamientos pueden hacer que un vino tenga costos elevadísimos por su calidad artesanal, las levaduras forman dicho compuesto a través de procesos metabólicos que transforman compuestos inorgánicos como sulfatos y sulfitos e incluso orgánicos como la cisteína y el glutatión de la uva así lo manifiesta (Armas, Bolaños , & et all, 2015).

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Ilustración 13 Sulfuros como el DMS pueden afectar el sabor del vino.

Mercaptanos y dimetil sulfuro como indicadores de GLP (gas licuado de petróleo)

 

     El dimetil sulfuro (70%) y el tercburtilmercaptano (30%), son industrialmente utilizados como odorizantes del Gas Licuado de Petróleo o GLP, que no es más que el gas de uso doméstico el mismo que al carecer de olor de forma natural debido a su peligrosidad requiere ser olorizado con estas sustancias para alcanzar un olor fuerte como indicador de fuga. Las industrias alimenticias de forma indirecta en ciertos procesos de cocción aún utilizan el GLP como combustible puesto que diversos detectores de fugas de gas responden a estímulos de vectores organolépticos de olor producido por el VIGILEAK 7030 que es el nombrecomercial de la mezcla antes mencionada (Esteves, 2015).

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Ilustración 14 GPL odorizado con mercaptanos y sulfuros. (vigileak 7030). (Esteves, 2015)

Con respecto a los mercaptanos se puede decir que sus potentes olores se encuentran presentes como bases de olores desagradables tales como la carne podrida, heces fecales, la orina de animales como el zorrillo, este último factor requiere ser eliminado en la industria de la perfumería, también pueden ser los causantes del mal olor en la boca (halitosis), también se encuentran en productos naturales como ajo, cebolla o semillas de mostaza.

Sulfuros de origen fitoquímico y sus fuentes

 

     Algunos compuestos sulfurados se pueden encontrar de forma natural en ciertos alimentos que presentan olores fuertes, a este tipo de compuestos se les denomina organo sulfurandos y su principal representante es el alilsulfuro por su potente olor así lo afirma (Palencia Mendoza, SN) quien menciona que vegetales del superorden Liliflorae dentro de la familia Alliaceaes que contienen al género Allium cuyos principales representantes son el ajo, cebollas, puerro y cebollín, cabe mencionar que de ellos el ajo y las crucíferas presentan grandes cantidades de sulfuros.

La autora menciona que la incidencia e importancia de estos compuestos tienen la acción de bloquear y suprimir la carcinogénesis, alteran lípidos séricos y la agregación plaquetaria (cicatrizantes). En algunos estudios de puerro, ajo y cebollas o suplementos de ajo, no se observaron efectos sobre el cáncer de mama o pulmón en humanos. En otros se sugiere que el grupo de vegetales Allium puede inducir pemphigus (Palencia Mendoza, SN).

Muchos organosulfurados se han considerado como aditivos alimentarios reconocidos como seguros (GRAS, siglas en inglés), entre ellos: el alil isotiocianato, alil mercaptano, bencil disulfuro, bencil mercaptano, bencil sulfuro, butil sulfuro, dialil disulfuro, dialil sulfuro, dimetil mercaptano, furfuril mercaptano, metil mercaptano, metil 2- metiltiopropionato, propil disulfuro, 2-tienil mercaptano, 2- tieniltiol.

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Ilustración 15 Dialil disulfuro presente en ajo y cebollas.

La autora afirma que se demostró la importancia de los grupos alilo en oposición a los grupos propil saturados para los efectos de los compuestos organosulfurados sobre la carcinogénesis en el consumo de alimentos que los contenían. Varios compuestos organosulfurados fueron examinados por su capacidad de inhibir la carcinogésis inducida por nitrosodietilamina, y el más potente fue el dialil-disulfuro el cual redujo los tumores de estómago hasta un 90%. El dialil disulfuro dietético también disminuyó el número de adenocarcinomas de colon inducidos por azoximetano en ratas. Parece ser que los compuestos que tienen el grupo alilo son más efectivos en la quimio-prevención del cáncer que los que no presentan este grupo (Palencia Mendoza, SN).

 

DISCUSIONES Y CONCLUSIONES

 

     El presente informe de investigación ha abarcado desde un eje aplicativo la importancia de la presencia de los éteres, epóxidos y sulfuros que se relacionan con la industria alimenticia y sus derivados. Se ha identificado que pueden estos compuestos relacionarse de forma directa al encontrarse intrínsecamente en los alimentos como es el caso de sulfuros en vinos y cebollas, o a su vez que pueden estar relacionados desde otros ámbitos industriales como lo es el uso de plaguicidas, como el caso del éter de heptacloro causante de múltiples enfermedades y de tipo carcinogénico; por otro lado, se ha mencionado el potencial uso del dialil disulfuro como agente anticancerígeno. Sin duda el conocimiento de este tipo de compuestos aperturan la comprensión de estos en el sector alimenticio y agroindustrial puesto que se encuentran en gran parte de los procesos de control y aseguramiento de la calidad

 

REFERENCIAS

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¿SABÍA UD. QUÉ… existen vitaminas que en sobre dosis podrían matarlo?

La mayoría de vitaminas tienen grupos cargados, esta característica hace que sean en solubles en agua.  Como por ejemplo la vitamina C que normalmente es consumida como solucion. Sin embargo y como consecuencia de dicha solubilidad en agua, se eliminan rápidamente y generalmente no son tóxicas. Sin embargo y al hablar de la vitamina A y D químicamente son moléculas NO polares y son almacenadas en el tejido adiposo (graso) que como sabemos, también es un no polar, por lo tanto, estas dos vitaminas son o podrian ser potencialmente tóxicas en grandes dosis.

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RETINOL (VITAMINA A)

¿Cuál es el origen del Chocolate?

Hace unos 2500 años, en la época precolombina, los Mayas cultivaban el cacao y con las semillas de sus frutos preparaban un bebida llamada chocola’k que de la antigua lengua maya era entendido como “beberlo (chocolate) juntos”. La receta de esta bebida se transmitió a los aztecas y en el siglo XVI durante la conquista de México, los españoles, descubrieron esta exótica bebida introduciéndola en Europa. Dicha receta consistía en moler las semillas, y una mezcla de miel y diversas hierbas dulces con harina de maíz. Las fuentes históricas sugieren que la bebida de chocolate no era muy agradable para los españoles, sin embargo con el tiempo su percepción cambió.

El cacao 

Originario de América Central, el árbol del cacao (en la mayoría de especies), crece desde México hasta Brasil pasando por Ecuador que si bien es cierto produce un aproximado del 3% de cacao del mundo, es uno de los más prestigiosos por su calidad debido a que ese porcentaje representa una cantidad enorme de producción de cacao fino de aroma.

De acuerdo con los pronósticos de la ICCO para el año terminado al año 2014, los tres mayores países productores representan, en conjunto, aproximadamente el 70.7 por ciento de la producción mundial de cacao, compuesto por Costa de Marfil (39.8 por ciento), Ghana (21.1 por ciento) e Indonesia (9.8 por ciento). Indonesia sin embargo es ahora un importador neto de granos de África occidental debido a la creciente demanda de chocolate en el país. Otro 20 por ciento es producido por los siguientes cuatro mayores productores: Brasil, Nigeria, Camerún y Ecuador, con cuotas de producción estimadas en 4.8, 5.5, 4.6 y 4.6 por ciento, respectivamente. Brasil, sin embargo, es ahora también un importador neto de granos de África occidental debido a su creciente demanda de chocolate en el país. Los otros contribuyentes relativamente poco significativos en el mercado mundial, a este momento son Perú, Colombia, México, República Dominicana y Papua Nueva Guinea. Fuente: http://www.unitedcacao.com

 cacao

cwc
Top 10 de productores de Cacao Fuente: https://es.actualitix.com/pais/wld/grano-de-cacao-paises-productores.php

IMPORTADORES DE CACAO

El carbonato de calcio en la industria panificadora

RESUMEN

El carbonato de calcio es un compuesto químico con la fórmula química CaCO3, es una sustancia común que se encuentra en las rocas en todas partes del mundo, este compuesto es mayormente insoluble en agua, pero su solubilidad se incrementa en condiciones ácidas, se caracteriza por las siguientes propiedades: alta pureza, alto grado de blancura, bajo índice de refracción. La obtención que intervienen en el compuesto son factores físicos y químicos. Una aplicación industrial alimenticio es en el pan,

El CaCO3 puede ser evidenciado físicamente en las zonas blancas del pan francés.

fortificando a la harina de trigo “000”, para facilitar el acceso a este nutriente a través de un alimento muy económico y de máximo consumo y mejorar el problema de la ingesta de calcio que existe en el mundo. Su proceso es de acuerdo con las concentraciones de la IDR (Ingesta Diaria Recomendada) para cada una de las fuentes de calcio. Este mineral debido a que su disolución de una sal es poco soluble y la concentración del agua es constante con relación de los iones, se menciona que es por equilibrio, además de las reglas generales de las concentraciones que existe, que al final obtendremos su Kps teórico.

DESARROLLO:

El carbonato de calcio cuya fórmula es la siguiente CaCO3, es un compuesto químico ternario oxosal. También llamado carbonato cálcico o trioxocarbonato (IV) de calcio por la nomenclatura IUPAC. Es muy abundante en la naturaleza forma parte de las rocas, presente en las conchas de moluscos, o formando estructuras como en los corales o cáscaras de huevo, principal causa del agua dura. (Guerrón, 2015)

PROPIEDADES FÍSICAS:

APARIENCIA: Polvo blanco inodoro.

DENSIDAD: 2,711 g/cm3

MASA MOLAR: 100.0869 g/mol.

PUNTO DE FUSIÓN: 1172 K (899 °C)

PUNTO DE EBULLICIÓN: 1612 K (1339 °C)

PROPIEDADES QUÍMICAS

SOLUBILIDAD EN AGUA: 0.0013 g/100 mL (25°C)

RELACIÓN TEÓRICA:

El carbonato de calcio se puede obtener a partir de óxido de calcio (cal viva), se añade agua para formar hidróxido de calcio y posteriormente, se le adiciona dióxido de carbono para precipitar carbonato de calcio, esta última reacción da como producto el carbonato de calcio y agua:

CaO+CO2→↓CaCO3+H2O

Aspecto del carbonato de calcio precipitado con microscopio electrónico de barrido.

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Es por esto que relación que existe es por el equilibrio del carbonato de calcio con agua, presente como un polvo blanco cristalino, el cual se produce por un proceso físico-químico, donde la  constante de equilibrio apropiada para este proceso involucra una disolución de una sal poco soluble en agua, en donde la concentración del agua es constante y se relaciona con la concentraciones de iones mediante la siguiente ecuación donde los reactivos y los productos no presentan ningún  cambio. (Colin, 2004). Además de ser una  representación de efecto global del carbonato de calcio.

CaCO3(s) +H2O(ac)↔Ca2+ +HCO3 +OH

Debido a esto podemos decir que la ecuación tiene equilibrio ya que establece que existen dos reacciones opuestas a la mismas velocidad por lo tanto se  encuentra desplazado hacia la derecha por la cantidad de iones es decir que favorece a los productos, también se ha  aplicado para el carbonato de calcio  la  regla general las concentraciones de los sólidos puros ya que se  pueden considerar prácticamente constantes mientras no se agoten, es decir mientras existan como sólidos en el equilibrio, por lo que no son incluidos en la constante de equilibrio (Acuña, 2014). Por ello el valor de las concentraciones de los sólidos y de los líquidos puros se incluyen en la constante de equilibrio, en cuya expresión aparecen sólo las concentraciones de las sustancias disueltas en un medio líquido o gaseoso. Esto dándonos un valor teórico del carbonato de calcio que es  Kps =9,7×10-13 (Colin, 2004).

APLICACIONES DEL CARBONATO DE CALCIO

Existen múltiples aplicaciones donde el carbonato de calcio es usado en la industria como colorantes, antiaglomerantes, espesantes y aditivos indirectos de alimentos, porque se lo agrega intencionalmente con el objeto de provocar un cambio tecnológico, ya que un  mismo aditivo puede cumplir varias funciones y de esta manera  el carbonato de calcio puede emplearse de diversas maneras  tanto como neutralizante, endurecedor y anti humectante (Herrera, 2012) .

La falta de calcio en la población conforma la  importancia de este en el cuerpo así como la ingesta diaria de este mineral para la prevención de enfermedades tanto en niños como adultos, a causa de esto se ha profundizado en las propiedades del carbonato y cómo incorporar este mineral en los alimentos tanto  como espesante y aditivo alimentario. Por lo que se ha permitido la fortificación de harina “000” para la elaboración principalmente del pan francés,

Productos alimenticios con contenido de carbonato de calcio.

ya que al ser incorporado en la panificación esta ayuda a endurecer es decir imparte firmeza o mejora la textura mediante la adición de una o más sales cálcicas; debido a que mantienen la estabilidad e integridad de los tejidos vegetales (Revelant, 2014). Además sobre todo es un gran antiglomerante, porque en los alimentos es fundamental para mantener la calidad de los ingredientes permitiendo una mayor facilidad  durante el proceso de producción y a la vez que esta resulte en algo homogéneo, tomando en cuenta que este actúa en conjunto al bicarbonato de sodio y  almidón (polvo de hornear), obteniendo resultados favorables no solo en lo que es la corteza, textura y estructura del producto ya que mediante reacciones químicas que suceden al mom

Drusa de calcita

ento del horneado liberas los iones de carbono favoreciendo al pan en este elemento.

En los estudios realizados muestran que la fortificación de la harina de trigo con carbonato de calcio no altera químicamente las características organolépticas del pan como olor sabor y textura mostrando diferencias favorables hacia el pan fortificado con carbonato donde se obtuvo una excelente prueba de aceptabilidad del producto, ya que cumple  y mejora características de los panes realizados de manera artesanal (Revelant, 2014).

CONCLUSIONES:

El calcio es un elemento vital para los seres humanos, y su consumo adecuado garantiza beneficios en el plano de la salud. Su modo de consumo puede ser medicado sin embargo en la actualidad la industria alimenticia ha desarrollado técnicas apropiadas para la inclusión de este elemento en alimentos de consumo masivo diario, es el caso del uso del CaCO3 como agente fortificador de harinas de trigo, que en primer lugar se convierte en una fuente significativa de calcio y segundo no altera ninguna de las propiedades organolépticas del pan.

Estructuras naturales con CaCO3 en sus estructuras.

La Oxosal Carbonato de calcio por su fórmula CaCO3, es insoluble en agua y desde su formación a partir de la cal viva se constituye como un precipitado favorable para mejorar ciertas características como es la dureza y el anti aglutinamiento, considerando que posee un enlace iónico que puede favorecer la absorción de calcio cuando el enlace puede ser manipulado bajos ciertas condiciones que se relacionan con el equilibrio que presenta el compuesto, lo que sin duda se recomienda en la industria de la panificación como un compuesto que bien puede estar presente en la fortificación de harinas directamente o en el favorecimiento del polvo de hornear ya que actúa dando dureza en el proceso de leudado, que en efecto mejora el rendimiento del alimento esta característica se denomina probiótica por que deja un beneficio a largo plazo para quien lo consume, en este caso el fortalecimiento de sistema oseo sin la necesidad del consumo directo de calcio como un producto sintetizado en farmacia.

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