El glutamato fue descubierto por Kikunae Ikeda en 1908 (Expert Panel on Food Safety and Nutrition, 1980) en el alga Laminaria japónica, sin embargo actualmente se le obtiene a partir de la fermentación de las melazas de remolacha. Es un aminoácido que se encuentra abundantemente en las proteínas; por ejemplo, al considerar que el cuerpo humano está formado del 14 al 17% de proteína, de la cual una quinta parte es glutamato, o sea que una persona de 70 kg tiene aproximadamente 2 kg de glutamato en su proteína. Otro dato interesante es que, en el cerebro se encuentran concentraciones mucho mayores (100 veces) que en sangre, de ahí que se haya sugerido como un compuesto que supuestamente podría hacer más inteligentes a las personas.
Se usa a niveles de 0,2 a 0,8 % en alimentos, ya que a esta concentración se presentan los mejores efectos de potenciador con riesgos mínimos a la salud. También se le emplea para ajustar la acidez de alimentos y como sustituto de sal en forma de glutamato de potasio o de calcio; ya que la molécula de glutamato monosódico contiene solamente el 12% de sodio, mientras que la sal de mesa lo tiene al 40%.
Al sabor característico del GMS se le conoce en japonés como "Umani", o sea "Sabroseador". Sin embargo, el mecanismo por el cual es potenciador del sabor no se conoce todavía. Contrarresta ciertos sabores como: el crudo, el sabor a tierra o el sabor amargo.
La DL50 para roedores es de 19,9 g/kg., es decir, que extrapolando para una persona de 70
con una probabilidad del 50% de casos letales. No hay evidencia de toxicidad crónica o cáncer, así como tampoco se han observado efectos adversos en el peso corporal, en el comportamiento o problemas oftalmológicos o dermatológicos. Evaluaciones de la química sanguínea e histopatología no señalan desviaciones de los valores normales. Estudios en placenta explican que se biotransforma en grandes cantidades. Aparentemente no hay daño al cerebro, sin embargo, puede ser tóxico al sistema nervioso central en animales de laboratorio, resultando en esterilidad y obesidad; esto es a niveles de 0,7 a 2,0 g/kg. administrado por vía oral, dependiendo de la edad del animal. Aparentemente este efecto tóxico sólo se presenta con algunas especies o dependiendo de la vía de administración. Sin embargo, en dosis masivas no se ha observado daño al hipotálamo (Jacobson. 1972). En humanos aparentemente no hay daño al sistema nervioso central. Finalmente, se recomienda un consumo diario de 0,15 g/kg. por considerarlo el más adecuado para la salud (Expert Panel on Food Safety and Nutrition, 1980, FAO/WHO, 1975).
Hay casos excepcionales en los cuales se presentan alergias, a esta serie de malestares se le conoce como el “ Síndrome del Restaurante Chino” , ya que algunas personas después de comer en restaurantes chinos presentan tensión y calor en la parte superior del cuerpo, posteriormente se tienen molestias en los brazos y espalda, debilidad muscular, palpitaciones y dolor de cabeza.
4.
Antioxidantes
Los lípidos son susceptibles de reaccionar con el oxígeno formando compuestos desagradables al paladar, fenómeno que se conoce como rancidez. Este fenómeno representa pérdidas económicas, una baja calidad de productos, además de que los compuestos generados pueden ser responsables de algunos procesos deteriorativos en humanos, entre los que se encuentra tal vez la vejez. Por otro lado se les asocia a problemas coronarios, paro cardíaco y cáncer (Pearson, et al 1983).
El galato de propilo fue uno de los primeros antioxidantes usados en alimentos y aprobados por FDA, pero reacciona con metales dando una coloración verdosa, para compensar esta situación se agrega ácido fosfórico y cítrico, pero el ácido cítrico puede llegar a formar espuma en diferentes procesos. La solución técnica para evitar espumado, fue en derivar el cítrico a citrato de monoglicérido.
El papel de los antioxidantes es controlar en parte el deterioro que puedan sufrir las grasas (a un nivel de uso del 0,2%) prolongando de esta forma la vida útil de los alimentos. Entre los antioxidantes más usados están (Figura 4.1): hidroxianisolbutilado (BHA), hidroxitoluenobutilado (BHT), etoxiquina, monobutilhidroquinona terciaria (TBHQ), propilgalato (PG) y alfa tocoferol. Este último es un producto que se encuentra naturalmente en aceites vegetales y trigo, siendo conocido como vitamina E.
FIGURA 4.1
Estos compuestos son generalmente del tipo fenólico, pudiendo formar radicales libres estables, por medio de los cuales se detiene la acción degradativa del oxígeno. Hasta hace poco se usaba también el ácido nordihidroguarético (NDHG) como antioxidante, pero se descartó su uso por el daño que causaba al riñón.
El BHA y BHT se les ha asociado una acción antimicrobiana contra Staphilococus aureus,
Vibrio parahaemoliticus, Salmonella tiphymurium, Psedomonas, y Esterichia coli, así como en otros
microorganismos como el Saccharomyces cerevisiae y los Aspergillus flavus (Davidson, et al 1981; Eubanks y Beuchat, 1982; Lindner, 1978; Shelef y Liang, 1982).
Aparentemente grandes dosis de BHA y BHT no han demostrado efectos adversos al realizarse pruebas toxicológicas, quedando todavía por determinarse en forma satisfactoria su posible implicación con cáncer (Jacobson. 1972). Sin embargo en California (EUA), se prefiere no usar al BHA. Por otro lado, existe una gran tendencia para el uso de antioxidantes naturales como los del romero y los del ajonjolí.
OCH3 (CH3)3 C OH OH (CH3)3 C C (CH3)3 CH3 OH HO OH O = C - O- (CH 2)2 - CH3 Hidroxianisol butilado (BHA) Hidroxitolueno butilado (BTH) Propilgalto CH3 H3C CH3 O HO CH3 (CH2) - CH - (CH2)3 - CH - (CH2)3 - CH - CH3 Tocoferol
a
5.
Saborizantes y aromatizantes ("Flavor")
El sabor es otro de los factores que influyen considerablemente a las cualidades de un alimento. Respecto a saborizantes, no se puede pensar estrictamente en la relación de un sólo compuesto y un tipo de alimento en especial; por ejemplo, el sabor de fresa puede ser imitado aproximadamente por una combinación de: maltol, alcohol, propilenglicol, ácido acético, aldehídos, cinamato de metilo, beta-ionona, diacetilo, etc., a pesar de combinar estos compuestos y otros más, no se ha logrado una reproducción fiel. Cabe resaltar que varios de estos compuestos se encuentran en forma natural en frutas y otros vegetales, por lo que se puede asumir un riesgo bajo al usarse como parte de la formulación de aromas y sabores.
Respecto a los avances en saborizantes se han propuesto nuevas tendencias (Burdock et al, 1990); para que un sabor-olor ("flavor") sea GRAS, se requiere conocer su identidad química, pureza, estructura, presencia natural en alimentos o no, su concentración, toxicidad y biotransformación. A pesar de todo esto, algunas sustancias estarán listadas como permanentes (por ejemplo cafeína, antranilato de cinamilo), algunos se les elimina de la clasificación GRAS (como aceite de calamus y aceite vegetal bromado) o bien quedan cuestionados hasta mayor evidencia. En este último caso el D-limoneno presentó una mayor incidencia de hiperplasia celular tubular en ratas macho pero no así en las hembras, ni tampoco en ratones. Aparentemente el limoneno interfiere con el proceso de síntesis de 2, micro-globulina en el riñón, el cual es único para las ratas macho, pero no para humanos, por lo cual se sugiere que se continúe usando al D- limoneno.
En forma histórica se ha considerado a la siguiente clasificación para las materias primas en sabores/aromas o "flavor", considerado como la combinación de los sentidos gustativos y olfativos; según los expertos es un concepto y término que no debe confundirse en forma aislada con un sabor o aroma, sino como una interacción, Pollock, 1984):
1) aceites esenciales obtenidos por prensado o destilación. 2) extractos:
a) oleoresina: extractos vegetales, contienen aceite esencial, resinas y exudados. b) tinturas y percolados: extractos etanólicos.
c) concentrados: extractos con disolventes orgánicos.
d) absoluto: extracto etanólico de un concentrado y otros extractos. 3) concentrado: jugos y extractos concentrados.
4) destilados: destilación de extractos o materias vegetales (por ejemplo, etanol). 5) aislado:
a) desterpenado o desesquiterpenado. Aceites esenciales libres de terpenos o sesquiterpenos, extracción por cromatografía.
b) terpenos: subproductos de aceites desterpenados.
c) compuesto aislado: es un químico aislado por extracción, cromatografía, etc, prácticamente se considera puro, por ejemplo:
- eugenol (del aceite de clavo) - linalol (del aceite de rosas) - geraniol (del aceite de palmarosa)
- metil-metil antrolinato (del aceite de la mandarina) - metil-cinamato (del aceite de eucalipto).
Entre las formas actuales para obtener "flavors", destacan los conceptos biotecnológicos como la producción de sabor queso (cetonas, cetoácidos, alcoholes, aldehídos, etc.) a partir de grasas y proteínas (Figura 5.1). Otro producto de la biotecnología es el acetaldehído, el cual imparte una sensación de frescura (éter), este tipo de "flavor" es importante para yoghurt y frutas (Figura 5.2). La producción de metanetiol puede ser a partir de metionina, este compuesto forma parte de los quesos madurados como limburger, munster y trappist, también se le ha encontrado como traza en jugo de naranja, piña y fresas (Lindsay y Rippe, 1986. Figura 5.3). Los procesos enzimáticos pueden ser también aplicados para obtener un mayor rendimiento del sabor esperado
como en el caso de la mostaza (Gillies et al, 1987. Figura 5.4). Los microorganismos también juegan un papel importante en la producción actual de sabores, por ejemplo se puede obtener una serie de compuestos similares a frutas (Manley, 1987 y Whitaker y Evans, 1987. Cuadro 5.1).
FIGURA 5.1
Producción enzimática del “ flavor” de queso
grasa vegetal o leche proteasa de leche o vegetal
lipasa proteasa
ácidos grasos libres aminoácidos
oxidasas desaminasa
ß cetoácidos α cetoácidos
decarboxilasas decarboxilasa
metil cetonas aldehídos
reductasas reductasas
alcoholes secundarios QUESO alcoholes primarios
FIGURA 5.2
Reacciones catalíticas para la formación de aldehído (alcohol deshidrogenasa, ADH)
FIGURA 5.3
Producción de metanetiol (tioalcohol)
alcohol + NAD ADH aldehído + NADH2
alcohol + NAD ADH cetona + NADH2
FIGURA 5.4
Obtención de aceites de mostaza
CUADRO 5.1
Compuesto utilizados como aromatizantes y saborizantes “flavor”, producidos por medios microbiológicos
microorganismo compuestos(s) "flavor"
Ceratocystis moniliformis 3 metilbutilacetato γ- y α- afrutado, plátano, pera, durazno, decalactona geraniol, citrone- rosa
lol, nerol, linalol, a terpeneol
Trametes odorata metil fenil acetato geraniol, afrutado, miel, rosa, anisado citronelol, nerol
Trichoderma viride 6-pentil-α-pirona, γ-octalactona, coco
Polyporus durus otras lactonas
Sporobolimyces odorus γ-decallactona durazno
Pseudomonas perolens 3-metoxi-3-isopropil pirazina papa
Streptococcus lactis metil butanol malta
Bacillus subtilis tetrametil pirazina nuez
Corynebacterium glutamicum
Probablemente uno de los saborizantes más empleados es la vainillina, la cual suple la escasez de vainilla natural. Al no existir una gran disponibilidad de vainillina se ha recurrido al uso de cumarinas las que también imparten un sabor semejante a la vainilla, sin embargo, las cumarinas se emplean como raticidas por ser anticoagulantes y por las lesiones que causan en hígado, razón por la cual se ha prohibido su uso en alimentos. En el Colegio de Farmacia de la Universidad de Texas, en Austin, se detectó cumarina en aproximadamente 90% de extractos de vainilla consumidos en México (Sullivan, 1981), lo cual puede representar además de las implicaciones toxicológicas, un posible fraude o un desconocimiento total por parte de algunos fabricantes. Antiguamente se usaban extractos de Tonka para realzar el sabor de vainilla, pero se descubrió que el principio activo era 7 dehidroxicumarina (umbeliferona) la cual también es tóxica
semilla de mostaza molida-fresca
mirosinasa (inmobilizada)
aceite de mostaza-alil aceite de mostaza-p-hidroxilbenzil
(Sullivan, 1982). En forma controvertida parece que existen interferencias entre las determinaciones de eumorina, hidroxicumarina, y etil vainillina. (Romero et al, 1986)
6.
Edulcorantes
Los edulcorantes son compuestos que tienen gran importancia por el alto consumo que representan, son útiles para diabéticos o personas que deseen controlar su peso, (Figura 6.1). Son sustancias dulces pero que generalmente carecen de valor calórico, (Cuadro 6.1).
FIGURA 6.1
Al principio se usó dulcina (p-fenetol carbamida ó p-fenetil urea ó 4-etoxifenil urea o sucrol o valzin) y el "P-4000" (5-nitro propoxianilina) pero son extremadamente tóxicos por los carcinomas hepáticos que causan, la dulcina presenta una DL50 de 1,0 g/kg en perros (oral),
siendo descartado su uso. Estos compuestos fueron sustituyéndose por ciclamatos (también prohibidos), posteriormente por sacarina (Lindner, 1978) y más recientemente por aspartamo (Nutrasweet, 1981; Rodríguez et al, 1986). Dentro de los nuevos edulcorantes que se están desarrollando esta el Alitamo.
N S O O=C CH3 O O K+ Aceisulfam-K Hernandulcina O H2C OH CH3 CH3 O O CH2OH HO OH HO O HO HO HCH2C CH2OH Sacarosa
CUADRO 6.1
Poder edulcorante relativo en base a Sacarosa (1,0) de distintos Agentes Edulcorantes
COMPUESTO POTENCIA Lactosa……… 0,4 Dulcitol……… 0,4 Sorbitol……… 0,5 Maltosa……… 0,5 Galactosa……… 0,6 D-glucosa……… 0,7 D-xilosa……… 0,7 Manitol………. 0,7 Glicina……….…… 0,7 Azúcar invertido……….…… 0,7 – 0,9 Glicerol……… 0,8 SACAROSA……… 1,0 Xilitol……… 1,0 D-fructuosa……… 1,1 p-Anisilurea……… 18,0 Ciclohexilsulfamato de Na (ciclamato)……… 30,0 – 80,0 Cloroformo……… 40,0 Glicirricina……… 50,0 – 100,0 Dulcina (4-etoxifenilurea)……….. 70,0 – 350,0 Aspartamo (éster metílico de aspartil-fenilalanina)… 100,0 – 200,0
6-Clorosacarina……….…. 100,0 – 350,0 5-nitro-2-metoxianilina……… 167,0 Acesulfam K………. 130,0 – 200,0 5-metilsacarina……… 200,0 Sacarina sódica……….. 200,0 – 700,0 n-hexilcloromalonamida………. 300,0 Estesviosido……… 300,0 Naranginina dehidrochalcona……… 350,0 Filodulcina……….….. 400,0 Lo-Han………. 400,0 1-bromo-5-nitroanilina……… 700,0 5-nitro-2-etoxianilina……….. 950,0 Hernandulcina……… 1000,0 Perillaldehído antio-aldoxina……… 2000,0 Neohesperidina dehidrochalcona……… 2000,0 Monelina……….… 2000,0 – 2500,0 Taumatina………. 2500,0 5-nitro-propoxianilina (P-4000)……….……… 4000,0 6.1 Ciclamato
El ciclamato es la sal sódica del ácido ciclohexisulfamílico, fue descubierto en 1937 en la Universidad de llinois (Figura 6.1.1). Es 30-35 veces más dulce que el azúcar de caña (0,17% en solución). En los años sesenta se comienza a observar que la ciclohexilamina, producto de la degradación de ciclamatos causaba daño en cromosomas, deformaciones en fetos, así como
carcinomas en vejiga de varios animales; además tiene cierta acción simpaticomimética, ya que libera catecolaminas en las terminaciones simpáticas, por lo cual está prohibido su uso (Bryan y Erturk, 1970; Hodge, 1973 y Price, 1970).
FIGURA 6.1.1
Probablemente parte de la mala fama que tienen los aditivos, sea debido a la falta de un consenso en el uso de edulcorantes, por ejemplo en Europa (Alemania) y Brasil existen compuestos que usan combinaciones de ciclamato y sacarina como edulcorantes, mientras que en la mayoría de los países se ha prohibido el uso de ciclamatos.
6.2 Sacarina
La sacarina es el anhídrido del ácido sulfoaminobenzoico en forma de sal sódica o cálcica. Es 550 veces más potente que el azúcar de caña, pero para fines prácticos se considera como 300 veces. Se elimina sin modificaciones en orina, no es calórica, tiene un resabio amargo después de ser ingerida (a concentraciones altas 1:10 000- se vuelve amarga). Tiene un efecto sinergista con el ciclamato, además de que es termoestable. Actualmente persisten grandes dudas de si es o no
CH-CH2-OH CH H3C OH HN-CH-CO-NH-CH-CO-CH-CH 2-C=O O=C CH N O=C-CH-NH-CO-CH-NH-CO-CH 2-NH CH2-CONH2 H2C N OH O=S CH2 H NH CH CH C=O CH3 C2H5
Amanitina HO CH3-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CH 2-C-CH3 CH2-OH OH NH O=C CH N- CO -CH NH-CO-CH-NH-CO H3C-CH-OH H2C S CH2 C = O NH CH-CH3 Faloidina
cancerígeno a los niveles recomendados de uso, ya que experimentos toxicológicos en ratas, indican la ausencia de malformaciones en fetos, tumores o cáncer en la vejiga de ratones (Graham, 1981, Jacobson. 1972).
6.3 Taumatina
La taumatina es una proteína con propiedades edulcorantes, probablemente sea una de las moléculas más potentes respecto a este sabor, ya que es 2,500 veces más dulce que el azúcar. Se extrae de la planta africana Thaumatococus daniellii. Presenta un resabio dulce persistente, lo que la hace poco atractiva. Está aprobada para su uso en alimentos en la Gran Bretaña (Higginbotham, 1984). Esta proteína puede producir anticuerpos anafilácticamente. No se le ha encontrado problemas de mutagenicidad pero sí de sensibilización (Higginbotham, et al 1983). Se pueden extraer las proteínas conocidas como taumatinas I y II y cuyos pesos moleculares son respectivamente: 22 209 y 22 293 daltons; ambas son de carácter básico y su punto isoeléctrico se sitúa en 11,5.
Como otras proteínas, las taumatinas además de ser intensamente dulces, actúan también como potenciadores de ciertos sabores cuando son empleadas en concentraciones por debajo de su umbral de dulzor, que es de 5 x 10-5 %. El dulzor que imparten tarda algunos segundos en percibirse pero es muy intenso y sin notas extrañas como las presentes en el caso de la sacarina o la glicerina.
Las taumatinas son altamente solubles en agua fría (hasta un 60,0 % p/v) y esta solubilidad depende como en todas las proteínas, del pH y temperatura. Es notable su resistencia a la desnaturalización por calor y ésta es debida a la presencia de ocho enlaces disulfuro en su estructura, de modo que resisten temperaturas de hasta 100°C sin mayor alteración de su estructura y sin pérdida del poder edulcorante; en este aspecto es interesante hacer notar que ciertos polisacáridos ácidos como las carrageninas pueden interactuar con las taumatinas (básicas) reduciendo sus efectos edulcorantes.
Otra particularidad importante de las taumatinas, radica en que el umbral de percepción de ciertos sabores, se reduce considerablemente al emplearlas a concentraciones bajas, como en el caso de sabores de menta, donde éste se disminuye diez veces. En otros casos como fresa, naranja y en general frutales, el umbral se reduce 2 o 3 veces. En Gran Bretaña, las taumatinas se emplean comercialmente en gomas de mascar, en café soluble, bebidas carbonatadas y en algunos otros saborizantes artificiales. En general ha tenido una amplia aceptación, incluso se le considera como un alimento. La asociación de productores de sabores (Flavor and Extract Manufacturers ‘ Asociation, FEMA) la considera como GRAS (Staff, 1996)
6.4 Acelsufam K
El acelsufam K es un derivado sintético muy similar a la sacarina. Hasta el momento no se han encontrado efectos adversos, es 150 veces más potente que el azúcar. Se le permite su uso en el Reino Unido y recientemente aprobado en los Estados Unidos de América (Higginbotham, 1984; Luck, 1981).
6.5 Esteviósidos
Los esteviósidos son edulcorantes 300 veces más dulces que la sacarosa, se obtienen de las hojas de la planta Stevia rebaudiana del Paraguay y otras regiones de América del Sur donde se le llama hierba dulce o Caá-ché. Se le utiliza en el Japón pero quedan dudas sobre su seguridad de uso ya que faltan datos toxicológicos que prueben su inocuidad (Cernadas y Pryluka, 1985).
6.6 Hernandulcina
Se le conoce desde la época de los aztecas, se le ha aislado de la "hierba dulce" pero junto con la extracción de hernandulcina se encuentra al alcanfor, lo cual hace que esta planta sea abortiva.
6.7 Glicirricina
La glicirricina es conocida comúnmente como un enmascarador de los malos sabores de los medicamentos, por lo que se le emplea más como saborizante que como edulcorante, ya que a concentraciones elevadas causa edemas e hipertensión.
6.8 Dehidrochalconas
Las dehidrochalconas son otros compuestos que se obtienen de cítricos y que poseen propiedades edulcorantes, por ejemplo la dehidrochalcona de neohesperidina. Su limitación es el alto costo de su producción, así como completar la serie de análisis toxicológicos que garanticen su inocuidad, a pesar de que se les conoce desde hace tiempo como potentes edulcorantes.
6.9 Lycasina
Entre los nuevos edulcorantes se tiene a la "Lycasina" que es un jarabe hidrogenado de maltosa y glucosa a partir de la hidrólisis enzimática de almidones. Este producto no posee azúcares reductores y por tanto no tiende a caramelizarse o a las reacciones de Maillard (Whitmore, 1983).
6.10 Lactitol
Lactitol ( 4-O-(β-galactosil) –D-gucitol) es una molécula no cariogénica, con 40% del poder edulcorante de la sacrosa. Actualmente se usa en diferentes países como Japón, Canada, Australia, etc. Un uso impoitante es para diabéticos, ya que no incrementa los niveles de insulina o de glucosa. Se comercializa como Lactyl en Hollanda (Blankers, 1995).
6.11 Aspartamo
El aspartamo está formado por el L-ácido aspártico y el metiléster de la L-fenilalanina. Es fácilmente asimilado por los humanos y se biotransforma en aminoácidos libres. Este producto puede ser ampliamente usado, a excepción de un pequeño grupo de recién nacidos que presentan una deficiencia genética conocida como fenilcetonuria o sea la imposibilidad de metabolizar fenilalanina, por lo cual las madres embarazadas deben tomar ciertas precauciones para proteger a sus hijos. Los niveles a los cuales se considera tóxica la fenilalanina son de 100 micromoles por decilitro de plasma; 50 micromoles en mujeres embarazadas. Valores de más de 20 mg por decilitro de plasma están asociados a retraso mental.
Otro producto de biotransformación del aspartamo es el metanol el cual puede acumularse como formato, sin embargo, no se le ha detectado en orina o sangre después de haber ingerido aspartamo. También cabe la posibilidad de que el aspartamo sea incorporado al metabolismo de las proteínas o bien ser degradado hasta dióxido de carbono (Horwitz y Bauer-Nehrling, 1983).
Por otro lado, puede ser útil para diabéticos y otras personas que necesiten restringir la ingesta de carbohidratos, sin que se sacrifique el sabor dulce. Es aproximadamente 200 veces más dulce que la sacarosa, lo que hace se ingiera aproximadamente un décimo de calorías