Compensación cinética y termodinámica del pardeamiento no enzimático de zumos clarificados de limón

Autores

DOI:

https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2024.020

Palavras-chave:

compensación cinética, compensación termodinámica, pardeamiento no enzimático, constantes cinéticas, temperatura isocinética, temperatura de isoequilibrio

Resumo

En este artículo se presenta un estudio sobre la compensación cinética y termodinámica para evaluar las cinéticas de pardeamiento no enzimático de zumos clarificados de limón. En un trabajo anterior se presentaron las constantes cinéticas de pardeamiento utilizando la evolución de la absorbancia a 420 nm (A420) y luminosidad (L*) para distintos contenidos en sólidos solubles (64,6; 50; 35; 20 y 10 ºBrix) y diferentes temperaturas de trabajo (70, 80, 90 y 95 ºC). Los parámetros de la ecuación de Arrhenius se obtuvieron al ajustar la variación de las constantes cinéticas con la temperatura. La variación de lnK0 con Ea sigue una tendencia lineal, por lo que existe una compensación cinética, con valores de la temperatura isocinética de 126,6ºC y 149,7ºC para A420 y L*, respectivamente. Las constantes de equilibrio del estado de transición se determinaron utilizando la ecuación de Eyring para cada contenido en sólidos solubles y cada temperatura. Las constantes de equilibrio se ajustaron a la ecuación de Van't Hoff y el conjunto de los pares de valores estimados para la entalpía de activación y la entropía de activación siguieron una línea recta lo que da lugar a la compensación termodinámica, con unas temperaturas de isoequilibrio de 112,8 ºC y 136,3 ºC para la absorbancia a A420 y L*, respectivamente. Se concluyó que el mecanismo de pardeamiento es el mismo para los intervalos de contenido en sólidos solubles y temperatura estudiados. Dado que todas las temperaturas isocinéticas y de isoequilibrio fueron superiores a los valores de las temperaturas de trabajo, también se concluyó que el control fue entálpico para todos los casos. Para evitar el deterioro de estos zumos se aconseja intervenir en la temperatura de trabajo, intentando que el tratamiento térmico se lleve a cabo a la menor temperatura posible.

Referências

Aguilar, K., Garvín, A., Azuara, E., & Ibarz, A. (2016). Rate-Controlling Mechanisms in the Photo-degradation of 5-Hydroxymethylfurfural. Food Bioprocess Technology, 9, 1399-1407. https://doi.org/10.1007/s11947-016-1729-7

Beveridge, T., & Harrison, J.E. (1984). Nonenzymatic browning in pear juice concentrate at elevated temperatures, Journal Food Science, 49, 1335-1340. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1984.tb14984.x

Beristain, C. I., Garcia, H. S., & Azuara, E. (1996). Enthalpy-entropy compensation in food vapor adsorption. Journal of Food Engineering, 30, 405–415. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(96)00011-8

Cornwell, C.J., & Wrolstad, R.E. (1981). Causes of browning in pear juice concentrate at elevated temperatures. Journal Food Science, 46, 515-518. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1981.tb04899.x

Echavarría, P., Pagán, J. & Ibarz, A. (2016). Kinetics of color development in glucose/Amino Acid model systems at different temperatures. Scientia Agropecuaria, 7(1), 15-21. https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.01.02

Garvín, A., Ibarz, R., & Ibarz, A. (2017). Kinetic and thermodynamic compensation. A current and practical review for foods. Food Research International, 96, 132-153. https://doi.org/dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2017.03.004

Garvín, A., Augusto, P. E. D, & Ibarz, A. (2019). Kinetic and thermodynamic compensation study of the hydration of faba beans (Vicia faba L.). Food Research International, 119, 390-397. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.02.002

Glasstone, S. (1949). Textbook of physical chemistry. New York: Ed. D Van Nostrand Company Inc.

Hotta, M. & Koga, N. (2024). Extended kinetic approach to reversible thermal decomposition of solids: A universal description considering the effect of the gaseous product and the kinetic compensation effect. Thermochimica Acta, 733, 179699. https://doi.org/10.1016/j.tca.2024.179699

Ibarz, R., Pagán, J., Garza, S., & Ibarz, A. (2010). Pardeamiento de zumos clarificados de limón tratados a altas temperaturas. Scientia Agropecuaria, 1, 7-20. https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2010.01.01

Ibarz, R., Garvín, A., & Ibarz, A. (2017). Kinetic and thermodynamic study of the photochemical degradation of patulin. Food Reserach International, 99, 348-354. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.05.025

Ibarz, R., Garvín, A., & Ibarz, A. (2023). Estudio cinético y termodinámico del pardeamiento no enzimático de zumos clarificados de limón. AgroScience Research, 1(1), 3-11. https://doi.org/10.17268/agrosci.2023.001

Jankovic, B., Manic, N., Popovic, M., Cvetkovic, S., Dzeletovic, Z. & Stojiljkovic, D. (2023). Kinetic and thermodynamic compensation phenomena in C3 and C4 energy crops pyrolysis: Implications on reaction mechanisms and product distributions. Industrial Crops & Products, 194, 116275. https://doi.org/ 10.1016/j.indcrop.2023.116275

Krug, R.R., Hunter, W.G., & Grieger, R.A. (1976). Enthalpy-entropy compensation. 1. Some fundamental statistical problems associated with the analysis of Van’t Hoff and Arrhenius data. The Journal of Physical Chemistry, 80(21), 2335-2341. https://doi.org/10.1021/j100562a006

Liu, L., & Guo, Q. (2001). Isokinetic relationship, isoequilibrium relationship, and enthalpy-entropy compensation. Chemical Reviews, 201, 673–695. https://doi.org/10.1021/cr990416z

Lyon, R.E. (2023). A physical basis for kinetic compensation. J. Phys. Chem. A, 127, 2399−2406. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.2c07715

Manayay, D., & Ibarz, A. (2010). Modelamiento de la cinética de reacciones del pardeamiento no enzimático y el comportamiento reológico, en el proceso térmico de jugos y pulpas de fruta. Scientia Agropecuaria, 1, 155-168. https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2010.02.06

Özilgen, M., & Bayindirli, L. (1992). Frequency factor-activation energy compensation relations for viscosity of the fruit juices. Journal of Food Engineering, 17, 143-151. https://doi.org/10.1016/0260-8774(92)90057-D

Salinas, D., Garvín, A., Ibarz, R., & Ibarz, A. (2019). Effect of apple fibre addition and temperature on the rheological properties of apple juice and compensation study. LWT-Food Science and Technology, 116, 108456. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108456

Salinas, D., Garvín, A., Ibarz, R., & Ibarz, A. (2021). Viscoelastic properties and compensation study of apple juice enriched with apple fiber. LWT-Food Science and Technology, 151, 111971. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111971

Toribio, J.L., Lozano, J.E. (1986). Heat induced Browning of clarified Apple juice at high temperatures. Journal Food Science, 51(1), 172-175. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1986.tb10863.x

Waller, G.R., & Feather, M.S. (1983). Maillard Reaction in Foods and Nutrition. ACS Symposium series 215. Am. Chem. Soc. Washington

Wang, X., Wang, Y., Guo, J., Zhao, Y., Wang, X., Zhang, X., & Chen, Z. (2024). Behaviors and non‑isothermal kinetics of Chlorella pyrenoidosa fodder pyrolysis by a modified kinetic compensation effects and a parallel two‑step reaction model. Biomass Conversion and Biorefinery, 14, 5589–5600. https://doi.org/10.1007/s13399-022-02723-7

Publicado

2024-05-13

Como Citar

Ibarz, R., Garvín, A., Tomasa, O., & Ibarz, A. (2024). Compensación cinética y termodinámica del pardeamiento no enzimático de zumos clarificados de limón. Scientia Agropecuaria, 15(2), 269-277. https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2024.020

Edição

Seção

Artículos originales