04 febrero, 2012

Patatas Fritas como anticonceptivos y "Enzima" con el mismo sabor

En repetidas ocasiones hemos escuchado aquello de “somos lo que comemos” y sabemos perfectamente que nuestra alimentación incide muy directamente es nuestra salud. Tanto es así, que si conociéramos a la perfección las propiedades medicinales de las plantas, casi sólo con la alimentación podríamos evitar ir al médico en un 95% de las ocasiones.

Por desgracia, si no sabemos ni lo que es la biotina… (Próximamente una entrada sobre el tema) difícilmente reconoceremos la planta de la que se saca el Ácido acetilsalicílico, más conocido como Aspirina. (sauce blanco Salix alba”) Por poner un ejemplo.

Ácido acetilsalicílico

Sálix alba

Hoy quiero llamar la atención sobre las patatas fritas (Lo siento laysadictos, No, lo siento pero no voy a decir que son el mejor producto del mundo ni que tienen propiedades antioxidantes o anticancerígenas).

La papa, patata (como se le llamó a partir del siglo XVIII) o "Solanum tuberosum" es una planta solanácea procedente de América del Sur que actualmente se cultiva y consume en todo el mundo aunque originalmente se domesticó en la altiplanicie andina hace ahora más de 7500 años. Allí, en laboratorios al aire libre, los Quechua hablantes sembraban en terrazas redondas y protegidas del clima andino diferentes tipos de papas y fueron seleccionando poco a poco aquellas variedades no tóxicas y de mayor tamaño y mejor sabor.

Aquí os dejo algo de información y de paso una buena opción para hacer si visitáis Perú (zona de Cuzco).

La papa es un tubérculo rico en almidón que además posee otro componente en el que es bastante rico, la Asparagina. La asparagina es un aminoácido no esencial para los humanos, es decir, podemos sintetizarlo nosotros mismos a partir de intermediarios metabólicos presentes en el hombre como, por ejemplo, el oxalacetato.

Asparagina, Asn.

Hasta aquí ningún problema. Hay otros muchos alimentos ricos en Asparagina como la leche, la carne, los huevos, el pescado, los espárragos, frutos secos y otras semillas. El problema es la cantidad y el modo de consumo.

Una de las formas más comunes de consumir la patata es frita. Para conseguir esas patatas fritas, se procesan y se cocinan a alta temperatura con aceite, produciéndose así una reacción muy curiosa y no totalmente conocida que es la reacción de Maillard.

La reacción de Maillard o Glucosilación no enzimática de proteínas, trata de un conjunto de complejas reacciones químicas producidas entre proteínas y azúcares reductores que se dan al calentar los alimentos. Se trata en esencia de una especie de caramelización de los alimentos, reacción que colorea de un marrón característico la carne cuando se cocina al horno, por ejemplo. 


No se que tendrán los pigmentos de Maillard, pero tienen una pintaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.

Los productos mayoritarios de esta reacción son moléculas cíclicas y policíclicas, responsables del sabor y el aroma de los alimentos al cocinarse. En 1916, Louis-Camille Maillard demostró que los pigmentos marrones y polímeros que ocurren durante la pirólisis (degradación química producida únicamente por calor) se liberan después de la reacción previa de un grupo de aminoácidos con un grupo carbonilo de azúcares.

En concreto algunos de ellos son los aminoácidos Lisina, Arginina, Triptófano, Histidina y como no, Asparagina. La reacción se inicia por efecto del calor al reaccionar un grupo carbonilo (-C=O) de un azúcar libre o del almidón (carbohidrato) con un grupo amino (-NH2) de un aminoácido libre o unido a una cadena proteica, dando como resultado un intermediario complejo inestable. Este producto policondensado sufre después otros cambios: se separa o rompe originando nuevas sustancias que se recombinan en parte polimerizándose y en parte produciendo todo tipo de subproductos.

El problema es que algunos de estos productos tienen propiedades cancerígenas. Uno de los más preocupantes es la acrilamida.

Aquí os presento algunas de las moléculas y precursores propuestos para la formación de acrilamida en los alimentos tras la reacción de Maillard

La acrilamida es metabolizada (Citocromo P450) y se genera Glicidamida y ácidos mercaptúrico (el mercaptúrico se excreta por la orina, SI, ese olor tan característico de las mañanas tras una buena cena de Asado)

Los restos de la Acrilamida y Glicidamida se unen a proteínas y DNA causando daños en terminaciones neuronales e infertilidad. He aquí la idea del título, aunque viéndolo bien… además de estéril te quedas tonto.

La dosis máxima recomendada es < 3μg acrilamida/día. Viene a ser algo más de 6 Pringles al día sino comes nada más con estas características.

Para que las patatas fritas no tengan este efecto de producción de acrilamida, se pueden tomar varias medidas o estrategias tanto básicas como biotecnológicas.

  • Estrategia básica
    • Control de las condiciones de procesado (Tiempo y Temperatura)
    • Uso de fertilizantes sulfurilados (reduce la acrilamida)
    • Tratamiento de la materia prima con enzimas que degradan la Asparagina
    • Incubación con otros aminoácidos que compitan con la Asparagina

Existen algunas patentes relacionadas con la disminución de la acrilamida en los productos derivados de la patata, os pongo un par de ejemplos.

Ejemplo I: Reducir el nivel de azúcares reductores.

Un método para reducir el nivel de acrilamida en un producto alimenticio, que comprende reducir el nivel de azúcar reductor en el producto alimenticio antes de calentar. Se utiliza la Enzima Aldosa-Reductasa, que cataliza la reducción de hexosas, como la glucosa, a sorbitol.



 Ejemplo II: Reducir la formación de acrilamida en alimentos procesados térmicamente

Hacer patatas chips a partir de una masa, entendiendo que dicha masa presenta asparagina libre. Se hace en dos etapas. Una primera en la que se añade a la masa un catión divalente en cantidad suficiente para reducir la cantidad de asparagina requerida y una segunda en la que la masa se corta, se le da forma y recibe el tratamiento de calor para su cocinado. Lo siento pero el proceso no explica mucho más.

Existe otra opción, mucho más económica y útil para reducir la cantidad de Asparagina en la patata y por tanto reducir la producción de Acrilamida en el producto final. Se trata de la estrategia Biotecnológica.

  • Estrategia Biotecnológica
    • Silenciamiento de genes que codifican enzimas: (silenciamiento por amiRNAs, micro RNAs artificiales)
      • R1/PhL: Fosforilasa L asociada a almidón, Movilización Del almidón. (J Agric Food Chem (2006) 54:9882)
      • St: Asparagina sintasa que pasa Asp a Asn y liminta la acumulación de Asn. (Plant Biotechnology Journal (2008) 6:843)
Este acercamiento supondría un ahorro de costes muy importante a la hora del procesado de los productos que no tendría porque ser tanto. Sin embargo, la normativa vigente sobre la utilización de transgénesis o cualquier otra forma de organismos genéticamente modificados, dificulta mucho el poder usar esta aproximación.

Al final, mira tu que cosas, utilizando enzimas como la aldosa reductasa o silenciando otras enzimas como la Fosforilasa L y la Asparagina Sintasa, evitamos el efecto de un proceso, la reacción de Maillard, que no se lleva a cabo por enzimas.


Esta entrada participa en la X edición del Carnaval de Biología, organizado por el blog Scientia y en el XII Carnaval de la Química alojado en el blog Historias con mucha Química

10 comentarios:

  1. Y qué pasa con las pirazinas? esos compuesto aromáticos tan característicos de las french fries? :P

    ResponderEliminar
  2. Hasta donde yo se las pirazinas son compuestos aromáticos heterocíclicos con un olor muy característico. Se forman, entre otros, como parte de las reacciones de Maillard por el calentamiento de Aminoácidos a alta temperatura y son un grupo de compuestos muy heterogeneo.

    Se utilizan bastante en la industria alimentaria como aditivo para dar sabor a los alimentos precocinados. Depende el tipo de pirazina, se puede conseguir un olor u otro.

    Hasta donde he podido saber, la mayoría son excretadas por la orina en forma oxidada en alguno de los radicales laterales por conjugación.

    Pero me gustaría que me ilustraras si tienen algún efecto nocivo para la salud.

    Gracias por el comentario, Nutrianónima.

    ResponderEliminar
  3. ATG

    Brillante Óscar, me encanta, la bioquímica no solo en la bancada sino también en la mesa :D

    Me ha gustado mucho la conclusión, las enzimas influyendo también en reacciones que a priori son puramente físicas.

    Tengo una duda, veamos, la reacción que lleva a la formación de compuestos tales como la acrilamida se inicia en presencia de calor al reaccionar un carbonilo de un carbohidrato reductor con un grupo amino de un aminoácido libre o péptido. Si llevamos a cabo un tratamiento con una enzima que reduce los azúcares, ¿no estaríamos incrementando el poder reductor de la mezcla y, en consecuencia, incrementando el riesgo de formación de acrilamida?

    TAA

    ResponderEliminar
  4. Hola Eugenio:
    Con tu pregunta supongo que te refieres al ejemplo uno en el que se utiliza al Aldosa reductasa, ¿no?.
    Piensa que esto se hace en la mezcla antes de calentar todo. La Aldosa Reductasa, cataliza el paso de Glucosa (o cualquier otra hexosa) a Sorbitol. En la propia mezcla de la patata, hay Sorbitol-deshidrogenasa, que transforma el sorbitol en fructosa. Si la actividad de la Aldosa Reductasa es muy alta, habrá mucho Sorbitol y por tanto mucho paso de este a Fructosa. El nivel de NADPH disminuirá de forma muy aparente y aumentará radicalmente el nivel de NADH.

    Por otro lado, el aumento de la fructosa acaba provocando una fructosilación de las proteínas. El consumo de NADPH favorece bastante el estrés oxidativo y esto activa por otro lado la Glicosilaión. La bajada del NADPH aumenta la actividad de la vía de las pentosas.

    No voy a seguir con las cascadas metabólicas porque me voy de madre, pero en definitiva, al convertir la Glucosa en Sorbitol... acaece una serie de consecuencias que desfavorecen mucho las reacciones de Maillard y por tanto no se forma tanta Acrilamida. AHORA BIEN, ES IMPOSIBLE QUE NO SE FORME NINGUNA. La acrilamida se va a formar siempre aunque sea en cantidades pequeñas, eso es importante tenerlo claro.

    Bueno, espero haber respondido a tu comentario y pregunta y de nuevo, como siempre, muchas gracias por la aportación.

    PD: Se espera una nueva entrada mas pronto que tarde... hem? jejeje

    ResponderEliminar
  5. ATG

    Perfecto. Es un tema muy interesante. A veces la ciencia me recuerda a una cascada de señalización molecular, el problema es aparentemente simple, pero cuando profundizas el problema, las preguntas y la complejidad se amplifica enormemente :D

    Muchas gracias Óscar, esperamos la nueva entrada.

    TAA

    ResponderEliminar
  6. Una entrada muy ilustrativa, pero me surge una duda: es entonces necesario aplicar estas medidas básicas y biotecnológicas a todo alimento con un contenido de proteínas y carbohidratos que al ser sometidos al calor, originen las reacciones de Maillard y por ende, la acrilamida?? Porque imagino que no pasa sólo en las papas fritas.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola Teyane, muy buena pregunta, y para contestarte te daré alguna información, de ese modo, y a modo mayéutico te podrás contestar a ti misma. Todo los alimentos tienen proteínas y carbohidratos ¿cierto?, pero no todas las formas de cocinar provocan las reacciones de Maillard. por ejemplo, puedes cocer un alimento, y no se dará ninguna reacción.
      Ahora bien, la acrilamida se forma por culpa de la gran concentración de Asparagina que tiene la patata. Se trata de un caso un poco excepcional que solo se encuentra en algunos tubérculos. Dicho esto, de todos los tubérculos, solo la patata se prepara casi siempre en condiciones que facilitan las reacciones de Maillard. Y encima, es un alimento que se suele consumir en grandes cantidades (a mi al menos me encantan). Por lo tanto, este problema solo sucede en las patatas y solo si se consumen cantidades ingentes de patata (en cuyo caso tendrás antes una subida de colesterol que otra cosa).

      Con todo, no creo que haga falta recurrir a estas herramientas biotecnológicas con demasiada frecuencia en otro alimentos para prevenir la acumulación de acrilamida y otros compuestos parecidos.

      Muchas gracias por el comentario. Un saludo.

      Eliminar
  7. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

    ResponderEliminar
  8. Vale, ya me estaba asustando, porque también disfruto de estas delicias ricas en carbohidratos y Asparagina. Gracias por la aclaración y muy interesante el blog.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Gracias a ti Teyane, me alegro de que te guste el blog y espero seguir viéndote por aquí.
      Un saludo.

      Eliminar

Trazas de Comentarios