Tema 2 - El agua

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR

NUTRICIÓN HUMANA

BROMATOLOGÍA TEMA: EL AGUA

Suministra el medio físico ambiental para que se puedan desarrollar las reacciones bioquímicas más esenciales.

Sirve como medio de transporte para los nutrientes celulares y sus metabolitos de desecho.

El Agua Facilita el transporte de los gases implicados en la respiración celular (CO2 y O2).

(Bello, 2013)

Forma molecular

Localizaciรณn

Cantidad (mayor o menor conservaciรณn)

Interacciรณn

(Bello, 2013)

Composición y estructura molecular

1. Unión covalente de un átomo de O y dos de H. 2. Carácter bipolar de la molécula, por diferencia de electronegatividad.

3. Estructura reticular por la formación de puentes de H.

(Badui, 2012)

 Cada molécula de agua tiene dos lugares (receptores, donadores).  Para formar estructuras tridimensionales de orientación tetraédrica y desarrollar grandes agregados moleculares

 Estructura física del agua  Enlaces de Hidrógeno  Estabilidad de los enlaces

(Bello, 2013)

Propiedades del Agua

Medio Dispersante

Disolvente universal

El agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares.

Esta circunstancia le permite disolver moléculas orgánicas no iónicas, siempre que tengan carácter polar, como los azucares, alcoholes, aldehídos, cetona

Moléculas anfipáticas = tienen un extremo hidrofílico y uno hidrofóbico. 

Fosfato



Ácidos Nucléicos



Hidroxilo

La aparente solubilización de estas moléculas se debe a la asociación de las moléculas de agua con la zona hidrofilia

(Bello, 2013)

Elevado calor específico y de vaporización

Elevada fuerza de cohesión y de adhesión

El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente.

La elevada fuerza de cohesión entre las moléculas de agua debido a la formación de puentes de H, y la elevada fuerza de adhesión, que es la capacidad de unirse a otras sustancias, permiten fenómenos como la capilaridad.

(Badui, 2012)

Elevada tensión superficial

Conductividad eléctrica

La interacción de las partículas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una verdadera cama elástica.

La conductividad eléctrica refleja la capacidad del agua para conducir corriente eléctrica, y está directamente relacionada con la concentración de sales disueltas en el agua. Por lo tanto, la conductividad eléctrica está relacionada con TDS.

(Badui, 2012)

Actividad del Agua

Es la medida del agua disponible en un alimento para intervenir en reacciones químicas, bioquímicas o microbiológicas.

La relación que existe entre la presión de vapor de un alimento dado en relación con la presión del agua pura a la misma temperatura.

Esta relacionada ala humedad relativa del espacio fisicoquímico que rodea al alimento.

Es igual al valor alcanzado por la humedad relativa de equilibrio del alimento.

NO SE GANA NI SE PIERDE AGUA

Menor valor de actividad de agua = menor cantidad de agua disponible para el desarrollo microbiano y menos perecedero.

ISOTERMAS DE SORCIร N

Relaciรณn entre el agua absorbida y la humedad relativa del medio a una determinada temperatura.

ADSORCIÓN

DESORCIÓN

Proceso por el cual átomos, iones o moléculas de gases, líquido o sólido disueltos son atrapados o retenidos en una superficie.

Fenómeno por el cual un gas abandona un sólido cuando este alcanza cierta temperatura

HISTÉRESIS EN LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DESORCIÓN Varían según el alimento, alimentos idénticos pueden presentar patrones de isotermas diferentes al cambiar la temperatura.

Ocurre cuando la adsorción y desorción siguen caminos diferentes en los alimentos

Presencia y contenido de agua en los alimentos

Distribución de agua en los alimentos Homogénea (cárnicos, verduras y frutas) Heterogeneidad

-40°C para solidificarse por completo

Un alimento se congela a -20°C aun así una fracción de agua permanece liquida por concentrar solutos de bajo peso molecular

(liquido y macrocompone ntes)

Formación de microcapilares y rechazo por parte de los lípidos

Dentro del alimento existen fracciones de agua que se comportan de diferente manera

La capacidad de retención de agua de proteínas y polisacáridos

Se define como la cantidad de liquido que puede quedar atrapado en una red

Sin que exista exudación o sinéresis

Este parámetro varia en función del tipo de alimento

Retención de agua Las isotermas de hidratación y desecación como la fijación de agua varían considerablemente

Ejemplo: Las zonas inferiores de las isotermas de las proteínas y los almidones retienen el agua con mas fuerza que los lípidos y azucares

Es la razón por la cual el pretratamiento que suelen recibir los almidones modificados influye de modo intenso en la adsorción de agua

La retención de agua es un proceso notablemente influido por el estado físico, cristalino o amorfo

Por otra parte va a depender de los tratamientos tecnológicos a los que se someta el alimento como: deshidratación, liofilización etc.

pH

El pH y la fuerza iónica pueden modificar la retención de moléculas de agua en alimentos proteicos

Las interacciones electrostáticas entre las cadenas de proteínas permiten la formación de geles hinchados acuosos

Este fenómeno tiene particular relevancia cuando se alcanza el pH correspondiente al punto isoeléctrico de las proteinas

Cuando se modifican estos puntos de enlaces el agua retenida resulta expulsada y evaporada

Los azucares también pueden ser responsables de alteraciones teológicas en la textura de los alimentos

Contenido acuoso Los alimentos corresponden a tres tipos con caracterĂ­sticas y consecuencias distintas Alimentos con un contenido acuoso superior al 40%. Pueden ser naturales o transformados

Alimentos con un medio acuoso entre el 10 y 40%, considerados como Alimentos cuyos contenidos en humedad alimentos de humedades son bastante bajo. Mayor intermedias. Se fabrican pocos alimentos con parte son industriales, humedades intermedias muy pocos naturales por la falta de estabilidad

División del agua contenida en un producto

Compuesta por tres zonas Zona I: equivale a la capa monomolecular y es la mas difícil de eliminar en los procesos comerciales de secado, en algunos casos se puede reducir por medio de la deshidratación, pero esto no es recomendable ya que requiere mucha energía y el producto se daña.

Zona II: el agua se localiza en diferentes capas mas estructuradas y macrocapilares, es mas difícil de quitar que la anterior, pero al lograrlo se obtienen valores de la aw de aproximadamente 0.25 lo cual corresponde al agua “ligada”

Zona III: se considera como “libre” se encuentra en macrocapilares y forma parte de las soluciones que disuelven las sustancias de bajo peso molecular, es la mas abundante fácil de evaporar y congelar, su eliminación reduce la aw a 0.8

MÉTODOS PARA DETERMINACIÓN DE HUMEDAD

Conocer la humedad de los alimentos permite: • Facilitar su elaboración • Prolongar su conservación y, especialmente, • Impedir que el producto sea adulterado.

El agua, si está presente por encima de ciertos niveles, facilita el desarrollo de los microorganismos.

La determinación del contenido en agua representa una vía sencilla para el control de la concentración en las distintas etapas de la fabricación de alimentos.

Los materiales pulverulentos se aglomeran en presencia de agua, por ejemplo azúcar y sal.

La humedad de trigo debe ajustarse adecuadamente para facilitar la molienda.

Para la mantequilla, margarina, leche en polvo y queso está señalado el máximo legal.

La cantidad de agua presente puede afectar la textura.

MÉTODO POR SECADO DE ESTUFA • El secado mide el porcentaje de agua por la pérdida de peso del producto, es decir, se mide su peso antes y después del secado.

DESVETAJAS • Es destructivo, tiene pérdida de volátiles, caramelización de azúcares, no aplicable a alimentos azucarados, grasas o aceites esenciales.

HORNO MICROONDAS • Precisos, relativamente baratos, fáciles de usar, pueden ser analizadas muchas muestras al mismo tiempo.

DESVENTAJAS • Destructivo, no esta recomendado para algunos alimentos (volátiles y termolábiles), requieren mucho tiempo.

KARL FISHER • Es el único método que se basa en un reactivo.

• Consigue una reacción química que involucra al agua.

• Es útil para determinar agua en grasas y aceites previniendo que la muestra se oxide • Una vez que el dispositivo se monta la determinación toma pocos minutos

Desventajas • El punto de equivalencia de titulación puede ser difícil de determinar • El reactivo de Fischer es inestable y debe estandarizarse in situ.

• El dispositivo de la titulación debe protegerse de la humedad atmosférica debido a la excesiva sensibilidad del reactivo a la humedad.

LIOFILIZACIÓN • Sublimación del agua – Paso de sólido a gas.

• Especialmente útil en muestras con muchos volátiles.

• Muy cara.

• Utiliza bajas temperaturas (-20 A -50°C).

• Utiliza muy bajas presiones (25 A 5 µm).

MÉTODOS POR DESTILACIÓN • Adecuado para alimentos con poca humedad, con aceites volátiles (hierbas y especias), equipo relativamente barato, fácil de montar y operar.

DESVENTAJAS • Destructivos, consumen tiempo (1-2 hs), utilizan disolventes inflamables, no aplicable a algunos alimentos

Bibliografía •

Badui, S. (2006). Química de los alimentos. In Química de los alimentos (4a. ed.). Pearson Addison Wesley.

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Bello, J. (2000). Ciencia bromatológica Principios generales de los alimentos. Ediciones Díaz de Santos.

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Trudy McKee y James R. McKee (2014). Bioquímica: las bases moleculares de la vida. 5ta. Ed. México: Mc Graw-Hill, México.

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