¿A quién no le ha apetecido comer un pan recién salido del horno, cuya corteza sea dorada? o ¿unas papas fritas crocantes acompañando a un pollo broaster bien crujiente? Creo que nadie puede negar que el color y la textura de dichos alimentos influyen directamente en el sabor y aroma que emanan. Sin embargo, hoy se sabe que este color dorado y ese sabor tan particular se debe, en su mayoría, a reacciones de Maillard. La reacción de Maillard es conocida como una reacción no enzimática de pardeamiento.
Según Hodge (1953), la reacción de Maillard se divide en 3 principales etapas identificadas por su coloración en el proceso. La primera etapa consta de la condensación de aminoácidos y azúcares reductores seguido del rearreglo de Amadori donde la 1-amino-1deoxi-2-cetona se forma. En la segunda etapa se produce la deshidratación y fragmentación de las moléculas de azúcar, mientras que los aminoácidos son degradados. Productos derivados de la ruptura del Hidroximetilfurfural se forman, tales como el piruvaldehído y el diacetilo. Esta etapa intermediaria puede mostrar una ligera coloración amarillenta. Por último, en la tercera etapa, se produce una condensación aldólica formándose un compuesto nitrogenado heterocíclico, la melanoidina, la cual es la responsable del conocido color dorado en alimentos fritos u horneados.
Tamanna, N. (2014). Etapas de la reacción de Maillard. [Figura]. Recuperado de https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4745522/
Dependiendo de cómo se procese el alimento, diferentes productos de Maillard se formarán, los cuales pueden ser tanto beneficiosos como perjudiciales para la salud. Se ha reportado que la melanoidina actúa como un buen antioxidante y presenta efectos antibióticos, por otro lado, los compuestos como la carboximetil lisina aumenta la propensión a desarrollar diabetes, mientras que la acrilamida está relacionado a efectos carcinogénicos. Siendo todos estos compuestos productos de la reacción de Maillard.
Para poder evitar la formación de compuestos tóxicos, específicamente la acrilamida, es importante comprender como dicha sustancia se produce. Durante el proceso de Maillard, el aminoácido Asparagina reacciona con un azúcar reductor como la glucosa y luego de las etapas correspondientes, la acrilamida se forma. Diversos métodos han sido propuestos, uno de los más utilizados es el uso de enzimas como la asparaginasa. Sin embargo, nuevos métodos han ido surgiendo en el camino, como el uso de sulfito de sodio, compuesto antipardeamiento. Lamentablemente, muchos individuos han mostrado sensibilidad a dicho compuesto; debido a esta desventaja, Friedman (2003) propone el uso de aminoácidos sulfurados como la cisteína y derivados para eliminar la producción de acrilamida por competencia. Estos compuestos presentan efectos antioxidantes y antitóxicos debidos a una serie de mecanismos entre los cuales se encuentran su capacidad para actuar como agentes reductores, secuestrantes de oxígeno, fuertes agentes nucleofílicos que atrapan a electrófilos e intermediarios, entre otros.
Según el estudio realizado como Friedman (2003) lograron comprobar que el uso de cisteína y derivados es tan efectivo como el uso de sulfito de sodio en prevenir pardeamiento en distintos alimentos, como manzanas, papas, jugo de frutas y alimentos que contienen proteínas como la leche en polvo y la harina de soya. Entonces se podría inferir que al evitar el pardeamiento, los niveles de acrilamida de reducirían considerablemente, como también la reacción entre la cisteína y la acrilamida directamente, eliminará dicho contaminando de la ecuación.
Friedman M. (2003). Reacción de alquilación de una proteína cisteínica por acrilamida. [Figura]. Recuperado de https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14705871
Debido a que la acrilamida presenta dos sitios activos, el enlace doble conjugado y un grupo amida. El doble enlace electrofílico puede participar en reacciones nucleofílicas con grupos funcionales hidrogenados activos tanto in vitro como in vivo, incluyendo el grupo SH de la cisteína, homocisteína y glutatión, y grupos amino de los aminoácidos libres y residuos protéicos N-terminales de aminoácidos como la lisina y el grupo NH del anillo de la histidina.
En el estudio realizado por Hongwei S. et al (2013) utilizaron varios aminoácidos, desde asparagina como referencia, ácido aspartico, cisteína, glicina, ácido glutámico, glutamina, metionina, tirosina y lisina; obteniendo excepcionales resultados con la cisteína (alrededor de 94%), como también con la lisina y la glicina. Estos 3 aminoácidos fueron añadidos en un ratio molar de 60 a 1 para la cisteína y la glicina y de 80 a 1 para la lisina, donde la acrilamida se eliminó casi por completo del sistema de reacción. La eficiencia de eliminación de la acrilamida se vió favorecida también con la adición de glucosa. Se hicieron pruebas a diferentes pHs, donde los resultados obtenidos sustentaron que el pH tenía una influencia poco significativa en la eficiencia de eliminación.
La acrilamida es un compuesto que presenta un grupo α,β-insaturado el cual, como se mencionó anteriormente, es suceptible a ataques nucleofílicos a partir de la reacción de Michael. Sin embargo, en dicha reacción 2 productos pueden formarse. Cuando una molécula de AA reacciona con una molécula de acrilamida, se forma el producto 1, el cual es inestable, descomponiéndose rápidamente. Por lo tanto, aquellos AA que formen el producto 1 con la acrilamida, mostrarán valores de eficiencia de eliminación bajas. A diferencia de los AA que reaccionan para formar el producto 2, en donde 2 moléculas de AA reaccionan con 2 moléculas de acrilamida; caso de la lisina, glicina y cisteína. Con buenos valores de eficiencia de eliminación.
En conclusión, métodos químicos eficientes para la eliminación de acrilamida en alimentos se han comprobado. El método por adición de AA siendo uno de los más efectivos, siempre teniendo en cuenta el ratio de concentración AA-acrilamida, como la adición de glucosa al sistema.
Referencias Bibliográficas
- Friedman, M. (2003). Chemistry, Biochemistry, and Safety of Acrylamide. A Review. Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 51, pp. 4504-4526.
- Mahmood, N. T. (2015). Food Processing and Maillard Reaction Products: Effect on human health and nutrition. International Journal of Food Science, Vol. 2015.
- Suin Hongwei, Y. X. (2013). The effects of amino acids on removal of acrylamide in a model reaction system. Frontiers of Agriculture and Food Technology , Vol 1. pp. 059-061.
- Wendie L. Claeys, K. D. (2005). Effect of Amino Acids on Acrylamide Formation and Elimination Kinetics. Biotechnology , pp. 1525-1530.
Buenas noches estimada Leslie, deacuerdo al concepto en tu investigación:
“Se ha reportado que la melanoidina actúa como un buen antioxidante y presenta efectos antibióticos, por otro lado, los compuestos como la carboximetil lisina aumenta la propensión a desarrollar diabetes, mientras que la acrilamida está relacionado a efectos carcinogénicos. Siendo todos estos compuestos productos de la reacción de Maillard”.
¿Qué prevención se puede realizar en pacientes diabéticos, para no aumentar su índice de glicemia y que tipo de diabetes se ve afectada tipo 1 o tipo 2?
Estimado José Luis, en efecto, hay muchos productos tóxicos que se generan en la reacción de Maillard, entre ellos la carboximetil lisina asociado a la diabetes. Investigando más allá, en el organismo se realizan reacciones parecidas a las de Maillard, la glicación de proteínas, la cual se lleva a cabo en forma endógena y produce una serie de compuestos llamados AGEs (Advanced Glycoxidation End-Products). Los AGEs se forman por la glicación no enzimática de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estos compuestos han sido asociados con la prevalencia de complicaciones ligadas a la diabetes, con el cáncer, ateroesclerosis y con la manifestación de enfermedades neurodegenerativas tales como el Alzheimer. Dichos compuestos se relacionan con su capacidad de formar enlaces covalentes de entrecruzamiento con las proteínas del torrente sanguíneo y de tejidos, con lo cual modifica su función biológica.
Recientemente se ha puesto en evidencia que algunos AGEs son de la misma naturaleza química que algunas glicotoxinas formadas durante la cocción de los alimentos (tales como la carboximetil-lisina y la pentosidina), siendo un 10% absorbido por el organismo, aumentando significativamente los niveles de AGEs en la sangre y en los tejidos.
Respodiendo específicamente tu pregunta, la diabetes asociada a la carboximetil-lisina es la diabetes tipo 2, más conocida como diabetes mellitus (no insulino dependiente), la cual puede ser controlada con dieta y algunos medicamentos como metformina.
Como es de saber, la diabetes es una enfermedad manifestada con hiperglicemias que implican la presencia de concentraciones anormalmente altas de glucosa en sangre. Entonces, el manejo nutricional de la persona con diabetes tipo 2 en cuanto al control de las concentraciones séricas de glucosa es primordial en el tratamiento de esta enfermedad y la dieta se centra en las restricciones de ingesta de azúcares simples y el control de carbohidratos. Por lo tanto, es usual observar que las dietas diseñadas para personas diabéticas sean bajas en carbohidratos. Lamentablemente, nadie nunca se a percatado que el método de cocción de los alimentos debe también ser considerado. Es así como la ingesta de caldos y otros alimentos asados, rostizadas o fritos se lleva cabo indistintamente sin considerar que el consumo de glicotoxinas alimentarias puede ser un factor de riesgo para el aumento de las complicaciones ligadas a la diabetes.
En un reporte publicado por la Revista de Endocrinología y Nutrición de México (2005) se menciona que la concentración de Carboximetil-lisina en más de 200 alimentos de consumo cotidiano en Estados Unidos, donde la cocción de la carne de res en caldo (100°C, 1hr) produce 3 veces menos de Carboximetil-lisina que la carne frita (225°C, 15 min). Por lo tanto, el cambio de las técnicas de cocción de alimentos de las persona con diabetes podría disminuir el consumo de glicotoxinas alimentarias.
En conclusión, se debe tener no solo en cuenta controlar en consumo de carbohidratos en la dieta diaria sino también los métodos de cocción de dichos alimentos.