Quimica de Alimentos 48930744

QUÍMICA DE ALIMENTOS

GUÍA DEL ALUMNO SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA SUBSISTEMA DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS ELABORÓ: APROBÓ:

Revisión no. 0.

GRUPO DE DIRECTORES DE LA CARRERA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS

Fecha de revisión: septiembre, 2001.

REVISÓ: FECHA DE ENTRADA EN VIGOR:

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COMISIÓN ACADÉMICA NACIONAL DEL ÁREA SEPTIEMBRE 2001

F-CADI-SA-MA-14-GA-A

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I. DIRECTORIO DR. REYES TAMES GUERRA SECRETARÍO DE EDUCACIÓN PÚBLICA DR. JULIO RUBIO OCA SUBSECRETARIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA DR. ARTURO NAVA JAIMES COORDINADOR GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS RECONOCIMIENTOS UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TABASCO ING. ANA LINE FERNÁNDEZ MUÑOZ. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TABASCO M. EN C. JOSAFAT A. HERNÁNDEZ BECERRA.

TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS D.R. © 20001 ESTA OBRA, SUS CARACTERÍSTICAS Y DERECHOS SON PROPIEDAD DE LA: COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS (CGUT) FRANCISCO PETRARCA No. 321, COL. CHAPULTEPEC MORALES, MÉXICO D.F. LOS DERECHOS DE PUBLICACIÓN PERTENECEN A LA CGUT. QUEDA PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL POR CUALQUIER MEDIO, SIN AUTORIZACIÓN PREVIA Y POR ESCRITO DEL TITULAR DE LOS DERECHOS. ISBN (EN TRÁMITE) IMPRESO EN MÉXICO.

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ÍNDICE

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CONTENIDO

I. II. III. IV

DIRECTORIO Y RECONOCIMI RECONOCIMIENTOS ENTOS ÍNDICE INTRODUCCIÓN INTRODUCC IÓN DE LA ASIGNATURA DIAGNOSTICO DE CONOCIMIEN CONOCIMIENTOS TOS

V.

UNIDADES TEMÁTICAS

VI. VII. VIII.

UNIDAD I. EL AGUA EN LOS ALIMENTOS UNIDAD II. CARBOHIDRATOS UNIDAD III. LÍPIDOS UNIDAD IV. PROTEINAS Y ENZIMAS UNIDAD V. VITAMINAS Y MINERALES REFERENCIAS GLOSARIO ANEXOS

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III. INTRODUCCIÓN DE LA ASIGNATURA

Desde los orígenes de la humanidad el hombre ha tenido que ocuparse de satisfacer una necesidad biológica vital para el mantenimiento de su vida y que es la alimentación. Esta necesidad lo ha conducido a la búsqueda constante de alimentos en todo su entorno, así aprendió a recolectar frutos, cazar, cultivar plantas, procesar productos naturales, modificar cultivos y hacerlos más productivos, inventar maquinas, desarrollar procesos complejos, producir a gran escala con bajos costos y en la actualidad hasta ha logrado manipular genéticamente a los organismos vivos relacionados con los alimentos. Todo lo anterior el hombre lo ha logrado gracias al estudio e investigación de muchas áreas técnico-científicas, entre las que destacan indudablemente la Química de los Alimentos. Esta área ha jugado un papel protagónico protagónico en el desarrollo tecnológico tecnológico de la alimentación humana. Esta asignatura esta enfocada a conocer y entender los principales componentes de los alimentos, reconocer sus características, identificar sus funciones e interrelacionarlos con la apreciación final que observamos, sentimos, degustamos, olemos y escuchamos en los alimentos. Por que si bien alimentarnos es una necesidad vital que debemos cubrir, la mejora en los atributos sensoriales sensoriales que logremos desarrollar en dichos alimentos harán que la acción de comer siga siendo un de los placeres más importantes en la vida. En el principio de este curso se estudiará uno de los compuestos más importantes y requeridos para la vida en nuestro planeta, el agua. Posteriormente se tratarán los cinco grupos de compuestos que en forma general constituyen a los alimentos y que son: los carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas y minerales. Así al finalizar este curso los alumnos serán capaces de comprender las características, funciones e interrelaciones del agua, carbohidratos, lípidos, enzimas, vitaminas y minerales y su aplicación o relación en el diseño, desarrollo y procesamiento de los productos alimenticios.

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IV. DIAGNOSTICO DE CONOCIMIENTOS. Instrucciones: El siguiente cuestionario que resolverán permitirá tener un indicador cuantitativo del conocimiento de esta asignatura, para cada uno de los estudiantes y de esa manera tener el punto de salida para iniciar a incrementar el aprendizaje en química de alimentos, tendrán 60 minutos para llenarlo.

1. Todos los alimentos, incluyendo los deshidratados contienen cierta cantidad de este compuesto. a). Carbohidratos b). agua c). proteínas d). lípidos 2. Es la principal forma por la cual entra agua a nuestro organismo a). Alimentos b). Bebidas c). Frutas d). Verduras 3. Entre la carne de res, la manzana, el pan y las galletas qué alimento contiene menos cantidad de agua a). el pan b). Ninguno posee c).Carne de res d).Galletas cantidades importantes de agua 4. Las moléculas de agua se encuentra estructuradas de un átomo de oxígeno, y dos de hidrógeno unidos por enlaces de tipo covalente formando un angulo de a).35o b). 180o c). 104o d). 90o 5. Un puente de d e hidrógeno es el resultado de la atracción electrostática de: a). Dos átomos de b). Un átomo de c). Dos átomos de d). Un átomo de oxigeno hidrógeno de oxigeno y un átomo de hidrógeno de la misma y un átomo de diferetentes moléculas hidrógeno de diferentes molécula hidrógeno de las mismas moléculas de agua moléculas de agua 6. Cual es la razón por la cual el agua tiene un alto valor de calor específico a).por la carga eléctrica b).por su temperatura c). por la formación de d). Por la unión de las moléculas de agua puestes de hidrógeno covalente de la moleculas de agua 7. En lugares sobre la tierra donde la altura de estos, con respecto al nivel de mar, es de -20 metros, a que temperatura ebullirá el agua a).35oC b). -180o C o más c). -20oC o menos d).110 oC o más 8. Al realizar vacío en un recipiente donde se pretende ebullir agua, cual será el punto de ebullición del agua bajo estas circunstancias a).El agua nunca hervira b). menos de 100 o C c). Más de 100 o C d).menos de -110 oC 9. La densidad del agua líquida con respecto a el vapor es a).mayor b). menor c). Igual d).mucho mayor 10. La densidad del hielo con respecto al agua líquida es a).mayor b). menor c). Igual d).mucho mayor 11. En general el contenido de humedad, expresado en %, se refiere principalmente a a). b). c). d). El agua en forma libre El agua en forma ligada El agua en forma global El agua de hidratación. 12. La distribución del agua en los alimentos es de tipo a). b). c). d). Circunstancial Homogenea Heterogenea Diferencial 13. Es aquella porción de agua en un alimento que no se congela a -20 C a). b). c). d). El agua en forma libre El agua en forma ligada El agua en forma global El agua de hidratación. 14. Es la porción de agua de un alimentos fácilmente volatilizable, volatilizable, la cual se pierde durante el calentamiento, se congela primero y es la principal responsable de la actividad acuosa. a). b). c). d). El agua en forma libre El agua en forma ligada El agua en forma global El agua de hidratación. 15. El agua ligada se caracteriza principalmente principalmente por a). b). c). d). Formar los primeros Ser la responsable de la Ser medio para llevar a Establecer puentes de puentes de hidrógeno congelación de los cabo reacciones hidrógeno con entre los constituyentes alimentos químicas, enzimáticas y microorganismos para del alimentos y una microbiológicas que realizar protagonizar primera capa de agua son causa de deterioro degradacionesdel Página 5 de 172

de un alimenticio

producto

alimento.

16. El agua libre se se caracteriza principalmente principalmente por a). b). Formar los primeros No ser la responsable de puentes de hidrógeno la congelación de los entre los constituyentes alimentos del alimentos y un primera capa de agua

c). d). Ser medio para llevar a Establecer puentes de cabo reacciones hidrógeno con químicas, enzimáticas y microorganismos para microbiológicas que realizar protagonizar son causa de deterioro degradacionesdel de un producto alimento. alimenticio 17. Termino que se definio desde 1953 para mesurar el agua libre contenida en un alimento. alimento. a). b). c). d). Actividad Acuosa Wa BTU Presión de vapor 18. Considerando la definición de Actividad Acuosa, cual es el rango de valores que un alimento, cualquiera que sea , presentaría. a). b). c). d). De 0 a 10 De -1 a 1 De 0 a 14 De 0 a 1 19. Un Alimento con una gran cantidad de agua libre tendra valores de Aw de a). b). c). d). Cercanos a 0 Cercanos a 10 Cercanos a 1 Cercano a 7 20. En que rangos de Aw es posible que crescan los microorganismos dentro de un alimento a). b). c). d). 0.1 a 0.4 0.7 a 1 0.4 a 0.6 0a7 21. Son curvas o gráficas que relacionan el contenido de humedad de un alimento con su Aw, a una temperatura determinada a). b). c). d). Isotermas de absorción y Curvas de secado Cinética de de Curvas isobáras desorción evaporación 22. Al deshidratar un alimento eliminandole el 99% de su contenido de agua y posteriormente hidratandolo con la misma cantidad de agua que se elimino durante el secado, este alimento presentará la misma Aw al cabo de ser rehidratado que antes de ser deshidratado? a). b). c). d). Sí No Sí en algunas partes del No por que será menor alimento porque será mayor 23. Fenómeno el cual describe el hecho de que una isoterma de adsorción no sea la misma que la de desorción para el mismo alimento a). b). c). d). Ninguna Histografia Histeriasis Histéresis 24. Es posible que un alimento sea congelado a 0 C a). b). c). d). Sí No Casi nunca Siempre 25. Constituyentes químicos de los alimentos los cuales se caracterizan por ser insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos no polares. a). b). c). d). Vitaminas hidrosolubles Proteínas Carbohidratos Lípidos 26. Es un constituyente de los alimentos que no se considera que forme parte de los lípidos a). b). c). d). Fosfolípidos Lipoproteínas Esteroides Vitaminas Hidrosolubles 27. Si un lípido esta constituido por ácidos grasos de cadena larga y además saturados su estado físico a 22 C será: a). b). c). d). Vapor Líquido Líquido Sólido Humo 28. Si un lípido esta constituido por acidos grasos de cadena corta y además insaturados este muy probablemente será: a). b). c). d). Aceite Grasa animal Grasa vegetal Vitamina liposoluble 29. La oxidación de un gramo de un lípido libera alrededor de a). b). c). d). 9 Kcal 4 Kcal 2Kcal 15Kcal 30. Los ácidos linoléico, linolénico y araquidónico son considerados como: a). b). c). d). Página 6 de 172

Acidos grasos saturados

Acidos grasos Acidos grasos Acidos grasos insaturados sintetizables indispensables artificiales 31. Son lípidos complejos cuya función más importante es el asociarse con proteínas para formar la membrana celular de las células a). b). c). d). Glucoproteínas Glicolípidos Fosfolípidos Esteroides 32. Son lípidos complejos constituidos principalmente por una parte lípidica y un parte proteíca. a). b). c). d). Lipoproteínas Glicolípidos Fosfolípidos Esteroides 33. Tipo de lípidos complejos al que pertenece el colesterol a). b). c). d). Lipoproteínas Glicolípidos Fosfolípidos Esteroides 34. Las vitaminas A, D, E y K son consideradas a). b). c). d). Vitaminas Hidrosolubles Vitaminas Liposolubles Vitaminas Vitaminas no ncesarias indispensables 35. En que proceso durante la elaborción de un alimento es indispensable las grasas o aceites a). b). c). d). Hervido Horneado Freido Batido 36. Sensorialmente que aporte proporcionan proporcionan las grasas y aceites a los alimentos a). b). c). d). Proporcionan mayor Proporcionan aroma, Proporcionan calidad al Proporcionan mejor duración a altas sabor y textura alimento presentación. temperaturas 37. Qué tipo de d e acidos grasos son más susceptibles a sufrir autoxidación: a). b). c). d). Ac. grasos saturados Ac. grasos polinsaturdos Ac. grasos de origen Ac. grasos de bovino monoinsaturados 38. Indice de grasas que indica el número de insaturaciones presentes en una grasa a). b). c). d). Indice de acidez indice de saponificación indice de iodo indice de peróxido 39. La presencia de oxíeno es un factor que favorece el enranciamiento a). b). c). d). oxidativo hidrolítico de mantequilla de grasa vegetal 40. De las siguientes etapas que constituyen el enranciamiento oxidativo (autoxidación) (autoxidación) cual no corresponde a estas a). b). c). d). refinación propagación iniciación terminación 41. Cuál es la etapa de la la oxidación de los lípidos en donde donde interviene el oxígeno del ambiente ambiente a). b). c). d). Iniciación Propagación rancidez hidrolíticas terminación 42. Es un aditivo que evita el enranciamiento enranciamiento oxidativo de alimentos lipidicos lipidicos a). b). c). d). Benzoato de potasio Sorbato de potasio BHT EDTA 43. La extracción comercial de aceite de cereales se realiza con a). b). c). d). Agua Hexano Alcohol Una mezcla de alcohol agua 44. Es la cantidad de energía que aporta un gramo de carbohidratos a). b). c). d). 4 Kcal 400cal 9cal 40cal 45. El azúcar es un carbohidrato del tipo a). b). c). d). Monosacarico Azúcar reductor Disacratido Polisacarido 46. El disacarido constituido por una glucosa y una galactosa unidos por un enlace glicosidico se trata de a). b). c). d). Lactosa Manosa Fructosa Sacarosa 47. La celulosa, hemicelulosa, lignina, pectinas y algunas gomas constituyen lo que comúnmente conocemos como a). b). c). d). Fibra dietaria Jarabe de alta fructosa Azúcar invertido Almidón 48. En un granulo de almidón la parte constituida por cadenas lineales de glucosas se le conoce como Página 7 de 172

a). b). c). d). amilosa maltosa maltodextrinas maltodextrinas amilopectinas 49. En un granulo de almidón la parte constituida por las ramificaciones de las cadenas lineales de glucosas se le conoce como a). b). c). d). amilosa maltopectinas pectinas amilopectinas 50. Es el proceso responsable del endurecimientos de alimentos ricos en almidón tales como los productos de panaderia a). b). c). d). Gelatinización Reacción de Retrogradación Reacción de Maillard caramelización 51. Es el proceso o reacción que sufren los carbohidratos en la que se forman melanoidinas las cuales ocasionan colores pardos en alimentos tales como frutas en conservas y pan horneado a). b). c). d). Gelatinización Reacción de Retrogradación Reacción de Maillard caramelización 52. Reacción que sufren algunas frutas en las que interviene la enzima polifenoloxidasa a). b). c). d). Pardeamiento Reacción de Maillard Peroxidación Oscurecimiento no enzimatico enzimático 53. Constituyente de los alimentos el cual es de gran importancia debido a que aporta los distintos aminoácidos necesarios para el desarrollo y crecimiento de ser humano. a). b). c). d). Carbohidratos Lípidos Proteínas Fibra dietaria 54. Durante el metabolismo de proteínas, un gramo de estas provee de a). b). c). d). 4 Kcal 9Kcal 40Cal 1Kcal 55. Tipo de enlace responsable de la unión de los aminoácidos para formar proteínas a). b). c). d). Enlace peptídico Enlace glucosídico Enlace lípidico Puentes de hidrógeno

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UNIDAD 1 EL AGUA EN LOS ALIMENTOS

INTRODUCCIÓN

Durante el desarrollo de esta esta unidad se tratarán aspectos relacionados relacionados con la estructura estructura molecular del agua y cómo ello influye en las propiedades fisicoquímicas únicas y características del agua. De esta forma enfocaremos especial atención en el efecto de la presencia de solutos sobre sus propiedades , ya que generalmente el agua dentro de los alimentos se encuentra disolviendo distintos solutos, hidratando macro moléculas e interaccionando con ellas. En este sentido se revisará la forma en que se encuentra distribuido dicho compuesto dentro de los alimentos y cómo todo lo anterior se relaciona muy íntimamente con los distintos procesos de conservación de los alimentos. Esta unidad unidad consta de 5 objetivos

de aprendizaje que le permitirán al alumno

comprender la gran importancia que representa el agua dentro de los alimentos.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

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1. Reconocer la relación entre la estructura molecular del agua y sus propiedades fisicoquímicas. 2. Explicar la influencia de la presencia de solutos disueltos en el agua sobre las propiedades y comportamientos de este compuestos dentro de los alimentos 3. Describir la manera en la cual se encuentra distribuida el agua en los alimentos. 4. Demostrar que la disminución de actividad de agua en los alimentos es uno de los principales procesos de conservación de alimentos 5. Demostrar que las propiedades características del agua dentro de los alimentos constituyen una variable de proceso de vital importancia en la elaboración de alimentos congelados.

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TEMA 1 1. Reconocer la relación entre la estructura molecular del agua y sus propiedades fisicoquímicas. 1.1.1. Identificar la estructura molecular del agua. 1.1.2. Reconocer las principales propiedades fisicoquímicas del agua. 1.1.3. Relacionar las características estructurales de la molécula de agua con sus propiedades. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

El agua en los alimentos El agua es el compuesto químico más importante del planeta, éste compuestos constituye del 50 al 90% de la masa de la mayoría de los organismos vivos encontrados en nuestro planeta. Sin embargo, debido a que no aporta ningún un valor energético por su consumo, ya que no sufre cambios químicos durante su utilización biológica, el agua en muchas ocasiones no se considera como un nutrimento; no obstante, sin ella no podrían llevarse a cabo las reacciones bioquímicas dentro de nuestro organismo y definitivamente no sobreviviríamos. Las principales funciones biológicas del agua estriban fundamentalmente en:  Su capacidad para transportar diferentes sustancias a través del cuerpo. 

Disolver distintos tipos de sustancias y mantenerlas tanto en solución como en suspensión coloidal.

Lo anterior lo logra porque puede permanecer líquida en un intervalo de temperatura relativamente amplio y porque tiene importantes propiedades como disolvente.

Muchas de las macromoléculas con interés bioquímico, como son las proteínas, las enzimas y los ácidos nucleicos, se vuelven activas cuando adquieren sus correspondientes correspondientes estructuras secundaria, terciaria, etc., esto es gracias a las interacciones que establecen con el agua. Es decir, las células de los tejidos animal y vegetal, así como los microorganismos, sólo se pueden desarrollarse si encuentran un medio adecuado en el que el contenido de agua es decisivo. Todos los alimentos, incluyendo los deshidratados, contienen cierta cantidad de agua; en consecuencia, para el tecnólogo en alimentos es de suma importancia conocer sus propiedades físicas y químicas, ya que muchas transformaciones negativas y positivas están relacionadas con ella.

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Propiedades fisicoquímicas del agua Estructura molecular del agua La molécula de agua esta constituida por dos átomos de hidrógeno unidos en forma covalente a uno de oxígeno, es altamente polar, no es lineal y crea estructuras tridimensionales debido a la hibridación de las órbitas moleculares s y p del oxígeno. En el agua existe una diferencia de electronegatividades que se deben precisamente a que el oxígeno tiene un gran poder de atracción por los electrones de los dos hidrógenos, lo que ocasiona que éstos desarrollen una carga parcial positiva ∂(+), y el átomo de oxígeno una carga parcial doble negativa 2∂ (-); esto hace que se produzca un momento dipolar muy fuerte cuya dirección se observa en la figura. Es decir, esta molécula no tiene una carga determinada, pero sí un dipolo eléctrico potente que le permite crear puentes de hidrógeno estables con otras iguales o diferentes, pero de naturaleza polar.

Figura 1 .Representación esquemática de la molécula de agua

El puente de hidrógeno es el resultado de una atracción electrostática y se produce cuando dos átomos cargados negativamente se unen mediante uno de hidrógeno, de tal manera que solamente pueden participar los elementos más electronegativos, electronegativos, como es el caso del nitrógeno, el flúor y el oxígeno .

No es propiamente un enlace químico, sino solamente una fuerza de unión electrostática entre átomos provenientes de compuestos polares. Es muy débil (20 kJ/mol o 4.7 kca/mol, aproximadamente), aproximadamente), comparado con el enlace covalente covalente (420 kJ/mol o 100 kcal/mol). Cabe indicar que los puentes de hidrógeno no sólo se inducen en el agua, sino con cualquier sustancia que tenga características polares, como son las proteínas y los hidratos de carbono, con sus diversos grupos hidrófilos (Fig. 3). Mediante este mecanismo, como revisaremos en otros capítulos, los polímeros y algunos compuestos de bajo peso molecular retienen agua y le le confieren a los Figura 2. Puentes de hidrógeno entre moléculas de agua: (a) las moléculas 1 y 2 y la alimentos propiedades molécula central se hallan en el plano del papel: la molécula 3 se encuentra por encima de reológicas muy particulares. él, y la molécula 4 detrás del plano; (b) interacción de moléculas de agua a través de puentes de hidrógeno, y (c) los Puentes de hidrógeno entre moléculas de agua producen una Las temperaturas bajas los estructura tetraédrica. favorecen mientras que las altas los inhiben; considera que en el hielo 100% de las moléculas establecen puentes de hidrógeno, y que en el vapor este porcentaje es de cero. Cabe mencionar que a 37 ºC, el agua establece de 35 a 47% de puentes de hidrógeno. Página 11 de 172

Entre las principales propiedades fisicoquímicas del agua encontramos las siguientes: 1. Su alta capacidad de formar puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua, así como con otras moléculas que contengan átomos altamente electronegativos. 2. Su alto valor de su calor específico (4.184 kj/kgºK o 1.0 cal/g ºC, a 20ºC), que es uno de los más elevados entre un gran número de sustancias; cuando se suministra energía térmica a los líquidos en los que no existen puentes de hidrógeno, la cinética de las moléculas aumenta, y por tanto, la temperatura; en el caso del agua, parte de esta energía se usa principalmente para romper dichas uniones, de allí que se requiera una mayor cantidad de calor para incrementar la temperatura. Esto es importantes en la regulación de la temperatura del cuerpo humano, ya que el alto calor específico provoca que el agua absorba el calor cuando hay cambios que los mares y los océanos como reguladores térmicos de nuestro planeta. 3. Otras propiedad interesantes Figura 3. Formación de puentes de hidrógeno con diversos es el calor de vaporización, que es una grupos funcionales de los hidratos de carbono y de las medida directa de la cantidad de energía proteínas. requerida para romper las fuerzas atractivas en el seno de un líquido, de tal manera que las moléculas, en forma individual, puedan escapas de la fase liquida y pasar a la gaseosa. Para el agua el calor de vaporización a 100ºC es de 538.7 cal/g (40.63 kj/mol o 9.70 Kcal/mol), muy superior al de muchos compuestos similares, y que indica el alto grado de interacción de sus moléculas; a manera de comparación y el cloroformo (todos disolventes orgánicos comunes), presentan calores de vaporización de 263, 205, 125 y 59 cal/g, respectivamente. En otras palabras, lo que esto indica es que se necesita mucha energía para vaporizar poca agua o que la vaporización de pequeñas cantidades de agua es suficiente para sustraer mucho calor. Esto explica por qué la vaporización del sudor es responsable de la mayor parte del calor perdido por un organismo. 4. Por otra parte, debido a su elevado momento eléctrico dipolar, el agua es el disolvente universal. En general, al disolver una sal se crean iones positivos y negativos rodeados de moléculas de agua. El agua también disuelve diversas sustancias no iónicas pero con carácter polar, como azúcares, alcoholes, aldehídos, cetonas, aminoácidos y otros; muchos compuestos polares tienen grupos carbonilos, aminos, hidroxilos o carboxilos que pueden fácilmente interaccionar con ella por medio de puentes de hidrógeno. Este mecanismo es el mismo que opera cuándo se establecen dispersiones acuosas de polisacáridos, proteínas y otros polímeros, los cuales no producen soluciones verdaderas, sino suspensiones coloidales estabilizadas en el agua con dichas uniones (Fig. 3). Cabe indicar que la disolución se efectúa cuando la concentración del agua es muy superior a la del soluto; sin embargo, cuando ésta es baja, las sustancias no se disuelven, solamente se hidratan, y forman fluidos muy viscosos o incluso geles, en los que el agua queda retenida también por puentes de hidrógeno.

Estados físicos del agua Como se indicó más arriba, de acuerdo con la cantidad y la duración de los puentes de hidrógeno que contenga, el agua puede presentar los tres estados físicos conocidos: gas, líquido y sólido. A una atmósfera de presión, estas formas están en función exclusivamente de la temperatura, por lo que ≤ 0 ºC se presenta como hielo y a ≥ 100 ºC, como vapor; sin embargo, a una presión de 610.4 kPa o 4.579 mm de mercurio y a 0.0099 ºC (el llamado punto triple), se considera que dichos estados físicos se encuentran conjuntamente en equilibrio, como lo muestra la figura 4. Las conversiones de un estado a otro se pueden llevar a cabo modificando la presión y temperatura, aunque en la mayoría de los casos se produce a presión atmosférica constante. Por ejemplo, la evaporación sucede por la ruta d de la figura 4 y ocurre en la deshidratación por métodos

Figura 4. Diagrama de fases del agua: Página la 12 ruta de 172ab-c muestra el proceso de liofil y la línea d es la evaporación en la deshidratación tradicional.

convencionales, como son el secado con charolas, por aspersión, en tambor rotatorio, etc.; debido al alto valor del calor de vaporización del agua en estos sistemas se requiere de una gran cantidad de energía. Otro método de deshidratación es el de la liofilización, en el que el agua se s e elimina por sublimación (conversión de sólido a gas sin pasar por líquido) y no por evaporación, como en el caso anterior, este sistema se representa en la figura 4 por medio de la ruta a-b-c; el primer paso consiste en la congelación (a) del producto, seguido de una redacción de la presión por debajo del punto triple (b) y, finalmente, la aplicación de una pequeña cantidad de calor, pero suficiente para llevar a cabo la sublimación. Debido al elevado costo del equipo y a la operación, este sistema se emplea poco en la industria alimentaría, pero en la farmacéutica sí está difundido. Por su parte, el hielo es una estructura simétrica de moléculas de agua unidas íntegramente por medio de puentes de hidrógeno; cada átomo de oxígeno y de hidrógeno se encuentra rodeado por otros similares a una distancia de 2.76A, con un ángulo de 109.5º, que es muy cercano al del dipolo de la molécula de agua (104.5º), y qué evitan las tensiones en la estructura. Los oxígenos interaccionan de tal manera que generan planos paralelos de agua como los que se muestran en la figura 5 y que hacen que el hielo adquiera un arreglo hexagonal simétrico en donde cada vértice está representado por un átomo de oxígeno. En términos generales se puede considerar que el congelamiento se produce por un mayor ordenamiento de las moléculas y trae consigo una reducción de la entropía del sistema liquido. Sin embargo durante el congelamiento del agua líquida, ocurre algo muy interesante y que tiene que ver con el ligero aumento en el ángulo formado entre moléculas vecinas de agua unidas por puentes de hidrógeno (variación de 104.5° a 109.5 °). Este ligero aumento en el ángulo producido para evitar tensiones en la estructura, finalmente provoca que el volumen del Figura 5. (a) estructura hexagonal de los cristales de hielo agua líquida se expanda ligeramente al formados mediante puentes de hidrógeno entre moléculas de congelarse, provocando una disminución significativa en la densidad resultante del agua, y (b) planos paralelos de las moléculas de hielo. hielo formado a partir de agua líquida. Lo anterior provoca que finalmente el hielo sea menos denso que el agua líquida.

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Preguntas de discusión discusión del tema 1. Tema: Propiedades fisicoquímicas del agua Instrucciones: Contesta cada una de las siguientes preguntas y entrégala al profesor en la fecha estipulada. Recuerda ser breve pero acertando usando redacción propia sin copiar textualmente las respuestas del contenido de los apuntes. Preguntas: 1. ¿Porqué se considera que el agua no es un nutrimento, pero es indispensable para el ser humano? 2. ¿Cuáles son las principales vías de entrada de agua a nuestro organismo y de salida del mismo? 3. Se dice que la oxidación de alimentos es una fuente importante de agua para nuestro organismo, explique por qué. 4. Usando esferas de unicel cómo átomos de oxígeno e hidrógeno y tratando de mantener las proporciones, represente varias moléculas de agua diferenciando los enlaces covalentes y los puentes de hidrógenos. Entréguelos a su profesor para su evaluación. 5. ¿Por qué se dice que la molécula de agua tiene un momento dipolar muy fuerte y describa hacia donde esta dirigido? 6. ¿Cómo se forma un puente de hidrógeno entre las moléculas de agua? Descríbalo textual y esquemáticamente 7. ¿Por qué se dice que los puentes de hidrógeno es un tipo de enlace débil? 8. Cuando el agua se encuentra a una atmósfera de presión y a las siguientes temperaturas 0°C, 37°C y 100°C. ¿Que porcentaje de las moléculas se encuentran formando puentes de hidrógeno? 9. Mencione las cuatro principales propiedades fisicoquímicas del agua y explique brevemente una razón por la que es importante que un tecnólogo en alimentos las conozca. 10. ¿A quien o a qué se le atribuyen las peculiares propiedades fisicoquímicas del agua? 11. Explique por qué el agua tiene un alto valor de calor específico si lo comparamos con otros líquidos.

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12. Mencione al menos una ventaja ejemplificada del hecho que el agua pose un alto valor de calor específico. 13. Es una medida de la cantidad de energía requerida para romper las fuerzas atractivas en el seno del agua líquida. 14. ¿Por qué se dice que el sudor o evaporación del agua en el cuerpo humano es el responsable de la mayor pérdida de calor en nuestro organismo? 15. ¿A qué propiedad fisicoquímica del agua se debe que se le denomine a esta como un disolvente universal? 16. ¿Qué tipo de unión esta involucrada cuando el agua hidrata a solutos o compuestos deshidratados o bien alcanza una forma fluida muy viscosa con ellos?

Evaluación parcial: lista lista de cotejo Evidencias a. Contesto correctamente las preguntas de discusión

Sí

No

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PRACTICA 1 EFECTO DE LA PRESION Y TEMPERATURA SOBRE EL PUNTO DE EBULLICION. OBJETIVO: Relacionar las características estructurales estructurales de la molécula de agua con sus propiedades fisicoquímicas. MATERIALES, EQUIPO Y REACTIVOS Nombre Mechero de bunsen Termómetro de –10 a 150 °C Tripie metálico Tela o malla de asbesto Matraz redondo de fondo plano Tapón bi horadado para el matraz anterior Tubo de vidrio de aproximadamente 15 cm con un angulo central de aproximadamente 60° Tapón monohoradado que ajuste a la entrada del refrigerante Refrigerante o condensador de rosario Soporte universal Pinzas de tres dedos con nuez Manguera tramada de aproximadamente 30 cm Matraz kitazato de 500 ml o 250 ml Tapón monohiradado que ajuste al matraz kitazato Tubo de vidrio

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1

METODOLOGIA: Arme un equipo de destilación a vacío como se muestra en la siguiente figura:

Llene el matraz redondo de fondo plano con agua destilada, colóquele el tapón de hule bihoradado. Este debe tener insertado por un orificio un termómetro y por el otro un tubo de vidrio con un ángulo de aproximadamente 60°. El extremo terminal de este último debe estar conectado al refrigerante o condensador y éste a su vez al suministro de agua potable y a Página 16 de 172

un matráz kitazato que fungirá como recolector de condensado. Este matraz kitazato de igual manera estará conectado a otro matraz kitazato el cual actuará como una trampa de vacío para evitar que el vapor de agua alcance la bomba de vacío que se encuentra conectada al final del sistema. (Ver figura anterior) Una vez realizado todas las conexiones proceda a iniciar el calentamiento del agua del matraz redondo de fondo plano con el mechero de bunsen y por otro lado encienda la bomba de vacío para que genere dicho vacío en el sistema de destilación. Mantenga el vacío mientras se inicia la ebullición. Al momento de empezar a ebullir el agua, tome la lectura del termómetro y regístrela en su libreta. Una vez tomada la lectura suspenda el vacío y observe que sucede. Espere el tiempo suficiente para que la temperatura alcance alcance 10°C más y nuevamente encienda la bomba de vacío. Observe que sucede sucede y anote la temperatura a la cual inicia nuevamente a ebullir. Finalmente apague la bomba de vacío y observe a que temperatura ebulle el agua a una presión atmosférica ambiental. Regristre nuevamente esta temperatura.

RESULTADOS: Escriba las temperaturas a las cuales ebulló el agua en las distintas etapas del experimento y realice su reporte en la siguiente hoja.

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REPORTE DE LA PRACTICA 1 _______________________________________________________________________________________ Nombre de la práctica _______________________________________________________ ________________ Apellido Paterno, Materno y Nombre Grupo

Fecha de reporte:___________________

Universidad Tecnológica de

_____________________ Equipo de trabajo _____________________

INTRODUCCIÓN: (Realice una breve introducción relacionado con el tema de la unidad)

OBJETIVO: (Escriba cual fue el objetivo de la práctica)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN : (Escriba los resultados obtenidos en la práctica y realice una discusión de dichos resultados, puede usar, figuras, tablas ó gráficos)

CONCLUSIÓN: (Escriba una breve conclusión acerca de la práctica, no olvide tomar en cuenta el c umplimiento o no del objetivo)

BIBLIOGRAFÍA: (Escriba la literatura consultada en esta práctica)

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TEMA 2 2. Explicar la influencia de la presencia de solutos disueltos en el agua sobre las propiedades y comportamientos de este compuestos dentro de los alimentos 2.1.1 Indicar el efecto de los solutos sobre las propiedades fisicoquímicas del agua. 2.2.1. Explicar la forma en que las interacciones del agua y los demás componentes de los alimentos afectas las propiedades del agua y los alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Propiedades disolventes del agua Efecto de los solutos en el agua La presencia de solutos de los tipos iónico, no iónico polar y apolar causa cambios muy importantes en la estructura del agua que se reflejan en sus propiedades físicas; estos efectos se aprecian en las llamadas propiedades coligativas, las cuales son: 1. La depresión dé la temperatura de congelamiento. 2. El aumento de la temperatura de ebullición 3. La reducción de la presión de vapor 4. La modificación de la presión osmótica, que dependen de las sustancias de bajo peso molecular que se encuentran en solución. En términos generales, una mol de una sustancia disuelta en 1000g de agua produce una reducción de 1.86 ºC en la temperatura de congelamiento y un incremento de 0.4 ºC en la de ebullición; el aumento de la temperatura a la que normalmente hierve un líquido es directamente proporcional a la concentración del soluto añadido e inversamente proporcional al peso molecular del mismo. La medición de la depresión de la temperatura de congelamiento se usa como control de calidad en la industria de la leche, ya que ésta lleva disueltas diversas sustancias de bajo peso molecular, como lactosa y algunas sales, en una concentración constante que hace que este producto congele en un intervalo muy cerrado y a alrededor de -0.54ºC; la determinación se efectúa en el crióscopo y se hace rutinariamente para cuantificar posibles adulteraciones. Las propiedades coligativas se deben a que cada tipo de soluto, al interferir en los puentes de hidrógeno, interrumpe y altera la estructura tridimensional del agua, formando atracciones electrostáticas entre el soluto y las moléculas de agua, las cuales regularmente son más fuertes que los puentes de hidrógeno provocando que las moléculas de agua requieran de mayor energía para liberarse de los solutos y migrar como vapor (aumento de la temperatura de ebullición y presión de vapor). Por otro lado debido a que dentro de la solución se encuentran solutos que alteran la estructura del agua líquida y que al ir enfriándola con la finalidad de congelarla dichos solutos empiezan a estorbar en la formación del arreglo tridimensional requerido para la la formación de hielo. Debido Debido a este impedimento estructural estructural es entonces entonces necesario bajar aún más más la temperatura para finalmente formar un ordenamiento tridimensional que finalmente será más difícil que se forme si la cantidad de solutos presentes en la solución es cada vez mayor (Depresión del punto de congelación).

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Preguntas de discusión discusión del tema 2. Temas: Propiedades disolventes del agua Distribución del agua en los alimentos y actividad acuosa Instrucciones: Contesta cada una de las siguientes preguntas y entrégala al profesor en la fecha estipulada. Recuerda ser breve pero acertando usando redacción propia sin copiar textualmente las respuestas del contenido de los apuntes. Preguntas: 1. Mencione los cuatro efectos principales que sufren las propiedades fisicoquímicas del agua por la presencia de solutos tales como NaCl 2. Describa una utilidad en el área de los alimentos en la que se aprovecha el hecho de que la presencia de solutos disminuye la temperatura de congelación del agua. 3. ¿El agua que contienen los alimentos poseé solutos que le afecten? Mencione dos ejemplos que usted conozca y describa como le afecta o no al alimento.


Sí

No

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PRACTICA 2 EFECTO DE LOS SOLUTOS SOBRE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA OBJETIVO Indicar el efecto de los solutos sobre las propiedades fisicoquímicas del agua.

MATERIALES, EQUIPO Y REACTIVOS Nombre Vasos de precipitados de 250 ml. Probeta de 250 ml Termómetro Balanza granataria de triple brazo Espátula Mechero de bunsen Tripie metálico Tela de asbesto Agua NaCl común

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 300 g

METODOLOGIA: Primeramente cada equipo de trabajo preparará 250 ml de una de las soluciones de NaCl a las siguientes concentraciones: 0.5M, 1M, 2M, 3M y 4M. Una vez que cada equipo halla elaborado su correspondientes solución, colocará 200 ml de ésta dentro de un vaso de precipitados de 250 ml y la colocará sobre la tela de asbesto la cual se encontrará sobre el tripie metálico e iniciará el calentamiento calentamiento de dicha solución con el mechero de bunsen. Posteriormente introduzca introduzca el bulbo del termómetro dentro de la solución y registre la temperatura de ebullición de dicha solución (Ver hoja de registro de resultados)

RESULTADOS: Llene el siguiente cuadro para el registro de resultados Concentración de la Temperatura de solución de NaCl (M) ebullición (°C) 0 0.5 1 2 3 4

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106 ) C ° ( n ó i c i l l u b e e d o t n u P

104 103 102 101 100 0 1 2 3 4 Concentración de NaCl (M)

Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja.

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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 3 3. Describir la manera en la cual se encuentra distribuida el agua en los alimentos. 3.1.1. Describir la manera en que se distribuye el agua en los alimentos. 3.2.1. Reconocer los parámetros que definen la actividad acuosa. 3.3.1. Diferenciar el concepto de contenido de agua de un alimento con el de actividad acuosa. 3.4.1. Identificar lo procesos o reacciones que se llevan a cabo dentro de los alimentos y que están directamente relacionados con la actividad de agua. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Distribución del agua en los alimentos alimentos y su actividad acuosa acuosa Distribución del agua en los alimentos En los tejidos animal y vegetal el agua no está uniformemente distribuida debido a los complejos hidratados que se establecen con proteínas, hidratos de carbono, lípidos y otros constituyentes. En general, el contenido de humedad de un alimento se refiere a toda el agua en forma global, sin considerar que en la mayoría de los productos existen zonas o regiones microscópicas que debido a una alta acumulación de lípidos no permiten su presencia y la obligan a distribuirse en forma heterogénea. El citoplasma de las células presenta un alto porcentaje de proteínas capaces de retener más agua que los organelos que carecen de macromoléculas hidrófilas semejantes; para tener un sistema estable, los diferentes componentes de los alimentos deben encontrarse en equilibrio entre sí respecto al potencial químico, la presión osmótica y la presión de vapor de agua que desarrollen. Esta situación hace que existan diferentes estados energéticos y de comportamiento fisicoquímico de las moléculas de este disolvente. Es decir, no toda el agua de un producto tiene las mismas propiedades, y esto se puede comprobar fácilmente por las diversas temperaturas de congelamiento que se llegan a observar; generalmente un alimento se congela a –20ºC, pero en estas condiciones una fracción del agua permanece líquida y requiere de temperaturas más bajas, por ejemplo –40ºC, para solidifique. Este tipo de consideraciones ha llevado a que tradicionalmente se empleen términos como “agua ligada” y “agua libre”, para referirse a la forma y el estado energético que dicho líquido guarda en un alimento. Aunque en realidad no hay una definición precisa para cada una de estas fracciones, se considera que el agua ligada es aquella porción que no se congela en las condiciones normales de congelamiento a –20ºC. Por otra parte, el agua libre es la que se volatiliza fácilmente, se pierde en el calentamiento, se congela primero y es la principal responsable de la actividad acuosa.

Actividad acuosa Del agua contenida en un alimento dependen las propiedades reológicas y de textura de éste, pero también es responsable en gran medida de las reacciones químicas, enzimáticas y microbiológicas, que son las tres principales causas del deterioro de un producto. Como se describió más arriba para efectos de simplificación, el agua se dividió en libre y en ligada; la primera sería la única disponible para el crecimiento de los microorganismos o para intervenir en las transformaciones hidrolíticas, químicas, enzimáticas, etc., puesto que la segunda esta unida a la superficie sólida y no puede intervenir en estos procesos. Es decir, bajo este esquema sólo por una parte del agua es capaz de propiciar estos cambios. Para medir dicha fracción (la primera, la disponible) se acuño el término “actividad acuosa”, que se viene empleando desde 1953, y que representa el grado de interacción del agua con los demás constituyentes, o la porción que Página 24 de 172

está disponible en un producto para sustentar las reacciones ya mencionadas. Y así con base en este valor se puede predecir la estabilidad de un alimento. Este término puede expresarse de la siguientes manera: aa =

f f 0

=

P Po

=

HR

=

Ma

100 Ma + Ms

donde: f = Fugacidad en un determinado estado a temperatura T. f ° = Fugacidad en estado estado estándar a una temperatura T. HR = Humedad Relativa P = Presión de vapor del agua del alimento Po = Presión de vapor del agua pura a T Ms = moles de soluto (g/pm) Ma = moles de agua (g/18) La actividad acuosa es una propiedad intrínseca de cada alimento y únicamente se relaciona con el contenido de humedad global de dicho alimento por medio de las llamadas curvas o isotermas de adsorción y desorción (Fig. 1.8); por esta razón, es muy importante no confundir la actividad acuosa con el contenido de agua ya que la relación no es lineal y por ende no significan lo mismo. En la literatura se tiene mucha información sobre la actividad acuosa de un gran número de alimentos en general; sin embargo, mencionaremos que las frutas tienen un valor promedio de 0.983, las hortalizas de 0.985 y la carne de 0.990. contrariamente a éstos, los productos deshidratados van de aproximadamente 0.4 a 0.6, mientras que los llamados alimentos de humedad intermedia se ubican entre estos dos grupos extremos. Los enlatados también presentan valores elevados, normalmente en el intervalo de 0.950 a 0.984.

con la estabilidad de los alimentos Como ya se indicó, la activiadad de agua o actividad acuosa (aw) es la porción de agua disponible de un alimento, que propicia diversos procesos químicos, físicos y microbiológicos, tanto favorables como indeseables. La actividad acuosa, junto con la temperatura, el pH y el oxígeno son los factores que más influyen en la estabilidad de los productos alimenticios. Y debido a que estudiar la acción de todos ellos en forma conjunta resulta muy complejo, sólo se revisará la aw de manera aislada. En forma resumida, la figura 7 muestra la relación que existe entre la actividad acuosa y varias de las reacciones químicas y enzimáticas que ocurren en los alimentos (oscurecimiento, rancidez, etc.), así como el crecimiento de hongos, levaduras y bacterias. Se observa que algunas de estas

Figura 6. Curvas típicas de las isotermas de adsorción y de desorción de los alimentos.

La actividad acuosa y su relación

Figura 7. Cambios que ocurren en los alimentos en función de la actividad acuosa a 20 ºC: a, oxidación de lípidos; b reacciones hidrolíticas: c, oscurecimiento no enzimático; d, isoterma del contenido de humedad; e, actividad enzimática; f, crecimiento de 25 de 172 hongos: g, crecimiento de levaduras, y h, crecimientoPágina de bacterias.

transformaciones se propician o se inhiben a partir del valor de aw Sin embargo, como los valores allí indicados no se pueden aplicar a todos los alimentos, la figura sólo muestra la tendencia general.

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Preguntas de discusión discusión del tema 3. 1. Explique textual y esquemáticamente cómo se encuentra distribuida el agua en los alimentos 2. ¿Cómo es posible que en un mismo alimento encontremos zonas cuya agua se congela a –20°C y otras donde el agua requiera hasta –40°C para congelarse? 3.Describa esquemática y textualmente que es el agua ligada y el agua libre 4.¿Qué es lo que intenta medir la actividad acuosa y como se define? 5. ¿A qué se le considera contenido de agua en un alimento? 6. Explique la diferencia entre contenido de agua y actividad de agua en un alimento 7. Los niveles de actividad de agua en los siguientes alimentos que indican (rellene la columna de comentarios Alimento 1

Actividad de agua 0.983

2

0.400

3

0.000

4

1.000

5

2.000

6

10.000

7

-5.000

Comentario

8. A partir de qué actividad de agua empieza a ser posible el crecimiento de hongos en los alimentos 9. A partir de qué actividad de agua empieza a ser posible el crecimiento de levaduras 10. A partir de qué actividad de agua empieza a ser posible el crecimiento de bacterias en los alimentos

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11.Aproximadamente a que actividades de agua se observa la mayor oxidación de lípidos en los alimentos y a qué actividad de agua se presenta la menor oxidación de ellos.


Sí

No

Sí

No


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PRACTICA 3. DETERMINACION DE UNA CINETICA DE SECADO DE UN ALIMENTO OBJETIVO: Describir la manera en que se distribuye el agua en los alimentos.

MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre

Cantidad requerida por equipo de trabajo 50 g 1 trozo (10cmX10cm) 1 1 1 1

Fruta o vegetal Papel alumnio Cuchillo Tabla para picar Espátula Termo balanza o balanza de humedad

METODOLOGIA: Primeramente pique la fruta fruta o alimento en trozos pequeños pequeños (< 0.5cm3), encienda la lámpara lámpara de humedad asegurándose de utilizar un regulador de corriente. Una vez encendida la balanza y estabilizada la misma coloque una pequeña lámina de papel aluminio sobre el platillo de la balanza, tare la balanza y posteriormente coloque aproximadamente 10g del alimento picado y proceda a programar el equipo siguiendo las indicaciones del maestro y considerando las condiciones de secado (tiempo y temperatura) que se asignan a continuación para cada equipo de trabajo: Equipo 1

Temperatura (°C) 100

Tiempo (min) 90

Tome las lecturas del % de Humedad que la balanza de humedad presenta cada 5 minutos durante los 90 minutos, cada equipo trabajará con su alimento y posteriormente compartirá sus resultados con los demás equipos

RESULTADOS: Registro de resultados Tiempo (min)

% de humedad Equipo1

% de humedad Equipo 2




0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Página 29 de 172

85 90 Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja. Realice las gráficas a partir de los datos obtenidos (en una sola gráfica deben estar las cinéticas de cada producto alimenticio) y analice los resultados indicando en que tiempo estaría saliendo el agua libre y en que tiempo el agua ligada.

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Fecha de reporte:___________________








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PRACTICA 4 DETERMINACION DE HUMEDAD POR METODO DE ESTUFA DE AIRE OBJETIVO: Determinar la cantidad de agua presente en la muestra, ya que este resultado proporcionará datos referentes a la propiedades del producto alimenticio. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Fruta u hortaliza Cajas de humedad o crisoles de porcelana Pinzas para crisol Desecador con material desecante o silica gel con indicador de humedad Horno de resistencias o estufa con termómetro Balanza analítica

Cantidad requerida por equipo de trabajo 60g 3 1 1 1 1

METODOLOGÍA: Determinación del peso constante de los crisoles Cada uno de los tres crisoles se lavarán y secarán perfectamente con un paño o papel absorbente. Una vez limpios, se marcarán por la parte exterior exterior de la base con una clave clave particular que identifique identifique a dicho crisol (ejemplo: Eq 2 C1). La anterior marca deberá realizarse con un lápiz de grafito (no usar lapicero o marcador). Una vez marcados los crisoles se procederá a pesarlos en la balanza analítica y registrar el peso de cada uno de ellos en la hoja de registro de resultados (ver Secc. de resultados), considerando estos pesos en la columna correspondiente a la PRIMERA PESADA. Posteriormente se colocarán los crisoles dentro del horno de resistencias a una temperatura de 110°C durante un tiempo de 3 horas, al cabo de este tiempo se sacarán cada uno de los crisoles con la ayuda de las pinzas para crisol y se colocarán dentro del desecador con la finalidad de que se enfríen. Mantener los crisoles dentro del desecador durante 15 a 20 minutos (enfriamiento) y a continuación se pesarán dichos crisoles en la balanza analítica. Registre este último peso de cada uno de los crisoles en la columna correspondiente correspondiente a la SEGUNDA PESADA de la hoja hoja de registro de resultados. Una vez pesados, colóquelos colóquelos nuevamente dentro del horno de resistencias (110°C) por aproximadamente 1 hora y al cabo de este tiempo colóquelos, con ayuda de unas pinzas para crisol, dentro del desecador par que se enfríen (15-20 minutos) y posteriormente péselos en la balanza analítica registrando sus pesos como TERCERA PESADA en la columna correspondiente de la hoja de registro de resultados. Por último, coloque nuevamente los crisoles dentro del horno de resistencias (110°C) por una horas más, enfríelos en desecador (15 a 20 min) y péselos nuevamente en la balanza analítica y registre el peso como CUARTA PESADA. Analice lo pesos de cada crisol y observe sí el peso de cada crisol en las últimas pesadas no varía más de 1 mg (0.0010g) entonces podemos decir que el menor peso obtenido es el peso constante vacío de dicho crisol. Determinación del % de humedad En cada uno de los crisoles previamente tarados y a peso constante, pesar (en balanza analítica) de 2 -5 g de muestra bien mezclada (Considerar todas las cifras dadas por la balanza analítica), colocar los crisoles en la estufa y mantener la temperatura a 110°C durante 4 horas. (El período de tiempo empieza cuando se tiene la temperatura deseada). El bulbo del termómetro debe estar colocado cerca de los crisoles. Después del tiempo requerido pasar los crisoles al desecador y esperar a que alcancen la temperatura ambiente( 15 a 20 min) y pesar (PRIMERA PESADA). Volver a colocar los crisoles en la estufa y desecar nuevamente durante otros 30 minutos. Retirar, enfriar y pesar(SEGUNDA PESADA). Continuar la desecación hasta alcanzar alcanzar peso constante. Calcular el contenido de humedad a partir de la pérdida de peso de la muestra. Durante todo el proceso de secado elabore una gráfica de control en la que observe como fue controlada la temperatura de la estufa durante el secado. RESULTADOS: Determinación del peso constante de los crisoles Hoja de registro de resultados Clave del crisol

PRIMERA PESADA SEGUNDA (g) PESADA (g)

TERCERA PESADA (g)

CUARATA PESADA (g) Página 32 de 172

Determinación del % de humedad Hoja de registro de resultados Clave del Peso Peso de crisol constante muestra del crisol húmeda (g) vacío (g)

CALCULOS:

PRIMERA PESADA Crisol más muestra seca (g)

SEGUNDA PESADA Crisol más muestra seca (g)

TERCERA PESADA Crisol más muestra seca (g)

% DE HUMEDAD

W1-W2 % DE HUMEDAD =------------------W W1 = Peso del crisol más muestra húmeda. W2 = Peso del crisol más muestra seca W = Peso de la muestra.

Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja.

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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 4 4. Demostrar que la disminución de actividad de agua en los alimentos es uno de los principales procesos de conservación de alimentos 4.1.1. Identificar alimentos de humedad intermedia 4.2.1. Reconocer los procesos de conservación de alimentos basados en disminución de la actividad de agua. 4.3.1. Elaborar un alimentos de humedad intermedia Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Alimentos de humedad intermedia Existen muchas definiciones de estos productos; por ejemplo, se establece que son aquellos que pueden consumirse como tal sin necesidad de rehidratarlos para su consumo o refrigerarlos para su conservación; también se consideran materiales con un grado de humedad alto que no causan una sensación de sequedad, pero lo suficientemente bajo como para tener una vida de anaquel adecuada. Conforme a los valores de su actividad acuosa, existen algunas discrepancias entre los autores; algunos los ubican entre 0.65 y 0.90, otros entre 0.70 y 0.85 y algunos más entre 0.60 y 0.85, etc. En términos generales, se describen como alimentos con un contenido de agua de 25 a 50% (base húmeda) y con una a a de 0.65 a 0.90, pero algunos autores sugieren que se definan como productos con un valor máximo de 0.86, que es suficiente para inhibir bacterias patógenas, como el Staphylococcus aureus. De acuerdo con estos valores de a a y revisando la figura 7, se puede deducir que son productos no aptos para el crecimiento de las bacterias pero sí para los hongos y las levaduras; por esta razón, en su elaboración se añaden aditivos (sorbatos y benzoatos) que controlan e inhiben estos dos grupos de microorganismos. Además de los alimentos, se conoce que muchos productos y preparaciones comerciales, de pigmentos y vitaminas alcanzan su mayor estabilidad cuando se les ajusta su actividad acuosa en el intervalo de los de humedad intermedia. Existen varios métodos para su elaboración que se basan en procesos de desorción o de adsorción. En el primer caso (desorción) se encuentran todos los sistemas que implican un mecanismo de eliminación de agua, como ocurre en la concentración; por ejemplo, la leche tiene una aw = 0.97 que puede reducirse cuando se somete a evaporación, para lograr un derivado concentrado con un contenido mayor de sólidos y una actividad acuosa menor de 0.80 a 0.82; este lácteo tiene una vida de anaquel mucho mayor que la materia prima de la que se obtuvo. Con este sistema se fabrican mermeladas, dulces, jaleas, sopas y varios productos más. En el segundo caso (adsorción) se puede acudir a la adición de diversos solutos de bajo peso molecular que tienen la propiedad de reducir la aw; su selección debe hacerse tomando en cuenta varios aspectos como son: solubilidad en agua, vida de anaquel, eficiencia, sabor, compatibilidad con el alimento, pH desarrollado, costo, regulaciones, etc. En realidad no hay muchas sustancias adecuadas para este fin; sin embargo, las más importantes son azúcares (sacarosa, glucosa, fructosa, maltosa y lactosa), sales (cloruros de sodio y de potasio y varios fosfatos), polialcoholes (sorbitol, glicerina, manitol y propilenglicol) y ácidos (fosfórico, cítrico, ascórbico y fumárico). Cada uno de estos grupos se emplea para un cierto tipo de alimentos (los azúcares en productos dulces, etc.) y esto hace que el número de compuestos esté realmente restringido.

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Preguntas de discusión discusión del tema 4. Temas: Alimentos de humedad intermedia Congelamiento de alimentos Instrucciones: Contesta cada una de las siguientes preguntas y entrégala al profesor en la fecha estipulada. Recuerda ser breve pero acertando usando redacción propia sin copiar textualmente las respuestas del contenido de los apuntes. Es importante cumplir con el formato acordado para el reporte de las tareas. Preguntas: 1.Defina qué es un alimento de humedad intermedia y mencione el rango de aw que debe poseer. 2. En qué consisten los procesos de desorción para la obtención de alimentos de humedad intermedia 3. Mencione cuáles serían las maquinarias claves a usar en la elaboración de alimentos de humedad intermedia por procesos de desorción. 3. En qué consisten los procesos de adsorción para la obtención de alimentos de humedad intermedia 4. Mencione cuáles serían las maquinarias claves a usar en la elaboración de alimentos de humedad intermedia por procesos de adsorción. 5. Mencione cuáles son los solutos más usados en la elaboración de alimentos de humedad intermedia por procesos de adsorción. 6. ¿Los alimentos de humedad intermedia requieren de conservadores?. En caso afirmativo explique por qué, cuales usaría y en qué concentración. En caso negativo explique la razón 7. Siguiendo las indicaciones de la práctica número 5 elabore en su casa un alimento de humedad intermedia usando utensilios caseros y fruta de la región. Ejemplo: carambola, piña, papaya, melón, mango, plátano, etc. y empáquelo en bolsas de celofán en pequeñas porciones, séllelas y preséntelas a sus compañeros para degustar algunas, almacene a temperatura ambiente ambiente al menos 5 pequeñas bolsas contendiendo el producto. Obsérvelas durante 5 semanas observando y degustándolos. Entregue sus observaciones.


Sí

No

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PRACTICA 5 ELABORACIÓN DE FRUTA EN ALMIBAR OBJETIVO: Elaborar un alimento de humedad intermedia. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Fruta (preferentemente piña, mango, papaya, durazno o pera) Refractómetro con graduación en °Brix Balanza granataria Termómetro Cuchillo Tabla para corte Cedazo fino Azúcar estándar Recipientes de cocina con capacidad de 2 a 3 litros Frascos de vidrio con capacidad variable según se presentaciones deseables (debe incluir la tapa metálica). También pueden usarse latas nuevas con tapa metálica.

Cantidad requerida por equipo de trabajo 500g 1 1 1 1 1 1 1 a 2 Kg 2 c.b.p. el total del producto elaborado

METODOLOGÍA: Debido a que las concentraciones, tiempos y temperaturas están en función de las características del producto, aquí se darán condiciones generales y se deberán adaptar de acuerdo al fruto seleccionado, debido a que el proceso implica calor, la fruta debe tener un punto de maduración determinada. Para frutas resistentes tales como piña, mango y pera, éstas deben estar en su última etapa de verdor, es decir cuando se puedan consumir directamente y estén un poco ácidas. Los frutos poco resistentes como la guayaba o papaya, éstas deberán estar todavía con la consistencia de inmaduras, pero ya próximas a madurar. Los frutos que se oxiden (manchen) como las peras, deberán sufrir un escaldado, el cual se realizará introduciendo el fruto en agua hirviendo durante 2 a 3 minutos. Este proceso se puede emplear también para ablandar la corteza de frutas tales como la piña o durazno. Posteriormente se procede al mondado, es decir a cortar (según se desee) deshuesar y por último eliminar la cáscara. Las mejores presentaciones y cualidades se encuentran en los productos p roductos más enteros posibles. Por otro lado, se prepara un jarabe o almíbar tratando de que en el producto final se mantenga un equilibrio entre el dulzor del almíbar y el del fruto, para lo cual se sugiere lo siguiente: Frutos demasiado dulces Frutos medianamente dulces Frutos poco dulces o agrios

Jarabe de 17 a 19 ° Brix Jarabe de 30 a 32 ° Brix Jarabe de 43 a 45 ° Brix

Para facilitar la preparación de este almíbar se recomienda calentarlo y ya teniendo la concentración deseada, filtrarlo a través de un cedazo o franela blanca perfectamente limpia. Para calcular la cantidad de azúcar y agua a emplear en la elaboración de los jarabes a las concentraciones deseadas, seguir las instrucciones del maestro. Una vez preparado el jarabe, se procede a envasar el producto, primeramente la fruta y luego a llenar con el jarabe el frasco. El jarabe deberá encontrarse a una temperatura no mayor a 65 °C, debiendo calentar el envase con el producto durante 10 a 15 minutos antes de realizar el cierre del envase. Si se usa un envase metálico (latas), 20 minutos como máximo a 10 lb de presión será suficiente para su esterilización. Sí se utilizan envases de vidrio se recomienda sumergirlos bien tapados en agua a ebullición en un lapso de una hora, tener cuidado de no producir cambios bruscos de temperatura y producir fracturas en el envase. Almacenar a temperatura ambiente al menos tres envases con producto y destapar uno cada semana para degustarlo y observar su vida de anaquel.

RESULTADOS: Determinación de las cantidades de azúcar y agua empleadas en la elaboración del jarabe: Página 37 de 172

° Brix del Jarabe

Cantidad de Cantidad de jarabe azúcar a usar requerido (g) (ml)

Cantidad de agua a usar (ml)

Cantidad de ° Brix del jarabe jarabe resultante (ml) resultante (medir con refractómetro)

18 30 44

Monitoreo del producto durante tres semanas Atributos sensoriales Color fruta

Semana 0 Observaciones




Color almíbar

Consistencia fruta (textura) Olor fruta

Olor almíbar

Sabor fruta

Sabor almíbar

Apariencia general: aparición de precipitados, sobrenadantes, enturbiamiento del almíbar, película de hongos, etc. Calificación del producto (Aceptable/No Aceptable) Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja. Página 38 de 172


Fecha de reporte:___________________








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TEMA 5

5. Demostrar que las propiedades características del agua dentro de los alimentos constituye una variable de proceso de vital importancia en la elaboración de alimentos congelados. 5.1.1. Nombrar las principales variables que afectan el congelamiento de los alimentos 5.2.1.Elaborar dos alimentos congelados con distintas características finales. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Congelamiento de los alimentos En términos generales, y de acuerdo con la ecuación de Arrhenius, la reducción de la temperatura de un alimento provoca la inhibición de un gran número de reacciones químicas y enzimáticas, así como la reducción del desarrollo microbiano; sin embargo, en muchos casos aun a temperaturas de refrigeración (0º - 15ºC) o de congelación ( ≤0 ºC), se presentan algunas de estas transformaciones que provocan una alteración indeseable. Esto se debe en gran medida a que los alimentos, por tener disueltas muchas sustancias de bajo peso molecular, como sales y azúcares, presentan zonas ricas en solutos cuya temperatura de congelación se abate considerablemente, esto es, cuando un alimento se congela comercialmente, no toda el agua se convierte en hielo, sino que quedan secciones líquidas ricas en solutos. La velocidad de congelamiento es un factor determinante en la formación y localización de los cristales de hielo; por ejemplo, cuando el congelamiento se hace en menos de 24 horas se producen muchos cristales pequeños en forma de aguja a lo largo de las fibras musculares de la carne (por ejemplo); por lo contrarío, si se efectúa en forma lenta (más de 24 horas) se induce un menor número de cristales, pero de mayor tamaño, de tal manera que se puede considerar que cada célula del tejido contiene una sola masa central de hielo. El congelamiento lento es más dañino que el rápido ya que afecta más la membrana celular (rompiéndola) y además establece cristales intercelulares que tienen la capacidad de unir las células e integrar grandes agregados. Un mal congelamiento ocasiona que al descongelar dicho alimento éste sufra daños estructurales que alteren su propiedades reológicas. La cantidad de agua en los alimentos a ser congelados es importante conocerla; Sin embargo, el conocimiento de la forma en que se encuentra esta agua (ligada o libre) es de mucho mayor importancia, ya que alimentos que posean una mayor cantidad de agua ligada (baja aw) se requerirá de más bajas temperaturas (menores a –20°C) para congelarla, pero sí en este caso el congelamiento se realiza rápidamente, entonces se formaran mayormente cristales de hielo pequeños que no dañarán tanto la estructura del alimento. Por otro lado alimentos que contengan una mayor cantidad de agua libre (alta aw) generalmente requerirán temperaturas cercanas a 0°C para lograr congelarlos, pero sí el congelamiento se realiza lentamente existe la alta probabilidad de que se formen cristales grandes que dañen la estructura del alimento lo cual no es deseable en la mayoría de las veces. Cabe indicar que los cristales de hielo en los alimentos no mantienen un tamaño constante durante el almacenamiento a bajas temperaturas, sino que continúan creciendo a expensas de los de menor tamaño, debido a que éstos tienen un área mayor que los grandes, lo cual hace aumentar su presión de vapor, y por lo tanto, las moléculas de agua migran más fácilmente.

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El agua en la industria alimentaria El agua tiene infinidad de usos y aplicaciones en la industria alimentaria y su consumo aumenta cada día más, de tal manera que las reservas acuíferas están disminuyendo continuamente. Muchos países, preocupados por este problema así como por la aplicación de técnicas para las aguas residuales, están desarrollando nuevas tecnologías para ayudar a reducir el uso de este líquido. En muchas ocasiones el agua utilizada en la industria alimentarla puede ser la causa de algunas de las reacciones dañinas que reducen las propiedades sensoriales y el valor nutritivo, por lo que es muy importante tener un control adecuado de su calidad, sobre todo de la que está en contacto directo con los alimentos: debe tener una cuenta microbiana baja y un número reducido de microorganismos lipolíticos y proteolíticos, ya que de otra manera pueden actuar en alimentos ricos en lípidos y proteínas, como son los lácteos. Un parámetro del agua de gran importancia y que es muy importante tomarlo en cuenta en la industria alimentaría es la dureza de dicha agua. Entiéndase como dureza del agua a la concentración de sales de calcio y magnesio, principalmente carbonatos y sulfatos. Uno de los problemas técnicos que puede causar el agua dura (agua con alta concentración de sales de calcio y magnesio) es la dificultad para el lavado de los equipos con detergentes, ya que el carbonato y el sulfato de calcio que se depositan en las paredes de los intercambiadores de calor, los pasteurizados, las calderas, etc., ocasionan una reducción en la transferencia de calor. El empleo de agua con alta dureza (proveniente del carbonato de calcio) en el escaldado de vegetales reduce la absorción de agua y modifica sus características de textura; por otra parte, y en ciertos casos, el agua totalmente carente de cationes también ejerce efectos efectos negativos en estos productos. productos. En el caso de las frutas que contienen pectinas, pectinas, los iones divalentes (calcio) producen una mayor rigidez. Las aguas de pozos profundos contienen muchos bicarbonatos de hierro y manganeso que son solubles e incoloros, pero que q ue al oxidarse en presencia de aire producen precipitados de color amarillo-rojo y gris-negro por la formación de sus respectivos hidróxidos.

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Preguntas de discusión discusión del tema 5. 1. Describa como afecta la velocidad del congelamiento en la formación de cristales de hielo dentro de los alimentos congelados. 2. Describa como afecta la presencia de los solutos dentro de los alimentos en el congelamiento de los mismos, considere un congelamiento lento y rápido. 3. ¿Porqué es importante mantener la buena calidad del agua en las industrias alimetarias? 4. ¿Qué significa el término dureza del agua y quien lo ocasiona? 5.¿Por qué es un problema la dureza del agua? 6. ¿En tu localidad el agua es dura? 7. ¿Qué sistemas se ocupan para disminuir la dureza del agua?


Sí

No

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UNIDAD 2 CARBOHIDRATOS

INTRODUCCIÓN

En el transcurso de esta unidad se abordará a uno de los grupos de compuestos con mayor presencia en los alimentos más consumidos en la dieta de los distintos pueblos del planeta y que son los carbohidratos. Iniciaremos estudiando sus estructuras moleculares, nomenclatura y propiedades, resaltando principalmente el poder edulcorante de mucho de estos. Posteriormente revisaremos las distintas reacciones y transformaciones que estos compuestos protagonizan dentro de los alimentos, haciendo especial énfasis en el efecto que todas ellas provocan en las características y propiedades de los alimentos, ya sea que éstas sean benéficas o perjudiciales en dichos productos. Finalmente se tomará especial atención en la importancia funcional y nutricional de la fibra en los alimentos y la salud humana. Esta unidad consta de seis objetivos de aprendizaje que al lograrlos favoreceremos la comprensión de las funciones e interrelaciones que presentan los carbohidratos con otros constituyentes dentro de los alimentos. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

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1. Diferenciar los mono, di, oligo y polisacáridos usados en la industria alimentaria en base a su nomenclatura y estructura molecular. 2. Diferenciar el poder edulcorante de los mono y oligosacáridos usados en los alimentos. 3. Analizar las diferentes reacciones químicas que protagonizan los carbohidratos dentro de los alimentos. 4. Demostrar la importancia de los mono y disacáridos en algunos procesos de conservación, cristalización e hidratación durante la elaboración de alimentos. 5. Demostrar la importancia del uso de los polisacáridos y compuestos relacionados (hidrocoloides) sobre las características de los alimentos. 6. Establecer la importancia funcional y nutricional del contenido de fibra en los alimentos

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TEMA 1 1. Diferenciar los mono, di, oligo y polisacáridos usados en la industria alimentaria en base a su nomenclatura y estructura molecular. 1.1.1 Identifiacar los mono, di, oligo y polisacaridos en base a su nomenclatura. 1.1.2 Reconocer las estructuras de los mono, di, oligo y polisacáridos.

Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Los Carbohidratos Los hidratos de carbono o carbohidratos son compuestos con estructura química de polihidroxialdehídos o de polihidroxicetonas; son la fuente más abundante y barata de alimentos de la naturaleza y por lo tanto los más consumidos por los seres humanos (en muchos países constituyen de 50 a 80% de la dieta del pueblo); los provenientes de las especies del reino vegetal son más variados y abundantes que los del reino animal. Son los principales compuestos químicos almacenadores de la energía radiante del sol: de hecho, la glucosa sintetizada en las plantas por el proceso de fotosíntesis representa la materia prima fundamental para la fabricación de la gran mayoría de ellos. En la fotosíntesis el bióxido de carbono reacciona: con agua para formar glucosa, con el consecuente consecuente desprendimiento de oxígeno: 6CO2+12H2O—>C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. A su vez mediante diversas rutas bioquímicas, este azúcar da origen a muchos otros como la sacarosa y la fructosa, o bien a polímeros como la celulosa y el almidón. Existe un gran número de hidratos de carbono; los más conocidos son la sacarosa, la glucosa, el almidón y la celulosa; existen otros que aunque se encuentran en menor concentración en los productos que consumimos diariamente, tienen mucha importancia debido a sus propiedades físicas, químicas y nutricionales

Importancia de los carbohidratos en los alimentos Clasificación y nomenclatura de Clasificación los carbohidratos El término carbohidratos carbohidratos o hidrato de carbono se acuño en principio principio para designar a una una familia de compuestos que contienen carbono , hidrógeno y oxigeno, estos dos últimos en la porción porción del agua, y que integran moléculas del tipo C n (H2O)n. Como es el el caso de la glucosa C6(H2O)6 sin embargo, posteriormente se descubrieron descubrieron muchas otras sustancias sustancias que además de tener C ,H ,y O presentaban N, P, S, etc. Con lo cual la formula formula empírica inicial inicial se modifico considerablemente. considerablemente. La clasificación de los carbohidratos se hizo de acuerdo a diversos criterios: estructura química, abundancia en la naturaleza, uso en alimentos, poder edulcorante, etc. Sin embargo, normalmente se prefiere el criterio de la estructura química, que se basa en el tamaño de la molécula o en el numero de átomos átomos de carbono que contiene, según la cual, los hidratos de carbono se clasifican en: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

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Clasificación de los hidratos de carbono más importantes en alimentos Pentosas----------

Monosacáridos

Oligosacáridos

Polisacáridos

Hexosas

Xilosa, arabonosa, ribosa, etc. Aldohexosas------- 

Glucosa, galactosa, manosa etc

Cetohexosas-------

Fructosa, sorbosa, etc

Disacáridos--------

Lactosa, sacarosa, maltosa, etc.

Trisacáridos-------

Rafinosa, etc.

Tetra y penta sacáridos -------- 

Estaquisa, verbascosa, etc.

Homopolisacáridos -----------------

Almidón , glucógeno, celulosa, etc.

Heteropolisacáridos ----------------

Hemicelulosa, pectinas, etc

Los Monosacáridos Los hidratos de carbono que no pueden ser hidrolizados en otros más simples se denominan monosacáridos. Los monosacáridos pueden estar compuestos por 3, 4, 5 o 6 átomos de carbono, llamándoseles en forma genérica triosas, tetrosas, pentosas y hexosas respectivamente. A su vez cada monosacárido puede contener dentro de su estructura química un grupo cetona (cetosas), por lo que se les asigna el sufijo “ulosa” o un grupo aldehído (aldosas), por lo que se le añaden la terminación “osa”. Por ejemplo la levulosa (fructosa) es una cetosa cetosa del grupo de las hexulosas, mientras que la glucosa glucosa es una aldosa que pertenece a las hexosas. A pesar de que en el reino vegetal se encuentran encuentran muchos azucares de seis átomos de carbono carbono , solo cinco se han aislado en estado libre, tres de los cuales cuales son aldosas (glucosa, galactosa galactosa y manosa)y dos cetosas (fructosa (fructosa y sorbosa). Los monosacáridos son los monómeros o unidades básicas de los carbohidratos carbohidratos más complejos: la unión química de pocos de ellos (de 2 a 10 aproxiamadamente) da como resultado los oligosacáridos : cuando el número es muy grande, se forman los polisacáridos. La palabra azúcar se emplea para designar generalmente a los hidratos de carbono clasificados como mono y oligosacáridos.

Principales monosacáridos Glucosa La glucosa es el monosacárido más abundante en la naturaleza se encuentra en diferentes frutas frutas y hortalizas tales, tales, como cebollas, manzanas, fresas etc. Su concentración depende básicamente del grado de madurez del producto (Figura 8) en las mieles se encuentra aproximadamente aproximadamente 40%. Debido a que es dextrorrotatoria dextrorrotatoria también se conoce con el nombre de dextrosa dextrosa y como es muy abundante en la uva (95% de los azucares totales) por lo que se le dice azúcar de la uva. La glucosa que comercialmente se emplea en la elaboración de un gran numero de alimentos se obtiene de la hidrólisis controlada del almidón. Contenido de azucares de algunas frutas Sacarosa Glucosa Fructosa Fresa 1.3 2.6 2.3 Pera 1.0 2.4 7.0 Manzana 3.6 1.7 6.0 Durazno 6.7 1.5 1.1 Chabacano 4.4 2.0 0.4 Ciruela 4.3 4.0 1.4 Página 45 de 172

Fructosa Por su parte, la fructosa se encuentra principalmente en los de diversas frutas y en las mieles, y se produce en cantidades equimoleculares con la glucosa cuando se hidroliza la sacarosa. En la maduración de las frutas climatéricas , como el plátano, el etileno provoca la activación de diversas enzimas que catalizan la la síntesis de fructosa, glucosa glucosa y sacarosa a partir del almidón; por su importancia destacan sacarosa sintetasa y la invertasa. La figura 8 muestra estas transformaciones; se observa que el almidón da origen a la sacarosa, la que a su vez produce la mezcla de los respectivos monosacáridos que la constituyen.

Almidón

Glucosa + Fructosa

n ó i c a r t n e c n o C

jugos

la a r o s c a a S

Inmaduro

Muy maduro

Estructura química de los Figura 8. Conversión del almidón en azúcares monosacáridos durante la maduración del plátano. La estructura química de los principales monosacáridos puede describirse con las llamadas proyecciones de Fischer y de Haworth, o bien con la formula conformacional (fIgura 9 Y 10). En las proyecciones de Fisher los carbonos están en una cadena lineal abierta y se numera a partir del aldehído, pero en el caso de las cetosas se hace por el átomo de carbono más cercano a la cetona.

Figura 9. Diferentes representaciones de la Dglucosa (dexrtosa).

Figura 10. Diferentes representaciones de la Dfructosa

Debido a su alta reactividad, el carbonillo interacciona con grupos de alcohol de la misma molécula, produciendo enlaces hemiacetales intramoleculares que originan azucares cíclicos (situación que se observa en las proyecciones de Haworth y en la fórmula conformacional). Estas formas cíclicas de los monosacáridos generalmente se encuentran en equilibrio con la cadena abierta. En las hexosas se producen generalmente compuestos de conformación de piranosa (anillos de seis átomos), excepto en el caso de la fructosa que es una furanosa (anillo de cinco); de estos dos arreglos, el primero es el mas estable y mas común entre los distintos azúcares debido a que presenta menos tensiones en los enlaces. Página 46 de 172

Los Oligosacáridos Este grupo de sustancias se considera tradicionalmente como el producto de la condensación de 2 a 10 monosacáridos mediante un enlace glucosídico: cuando el numero de monómeros es mayor a 10, la molécula resultante se llama polisacárido. En el área de los alimentos, los más importantes son los disacáridos y algunos tri y tetrasacáridos. Un disacárido se sintetiza por la unión de dos monosacárido, con la consecuente pérdida de una molécula de agua, pero también se pueden obtener por la hidrólisis de los polisacáridos:

C6H 11O6 — H Monosacárido (glucosa)

+

HO— C6H 11O5 Monosacárido (glucosa)

C6H 11O5---O—C6H 11O5

+

H2O

Disacárido (maltosa)

En general los disacáridos se han dividido de acuerdo con su poder reductor y asi a los que son capaces de reducir las soluciones de fehling, como la lactosa, la celobiosa, la isomaltosa y la maltosa. Y los que no la reducen como la sacarosa.

Principales oligosacáridos Sacarosa La sacarosa (-D fructofuranosil fructofuranosil-- -D-glucopiranosido) esta integrada por una glucosa cuyo carbono aldheidico se une al cetonico de la fructosa. Estableciendo un enlace glucosidico (1, 2) que impide que este disacárido sea reductor por carecer de grupos aldheidos o cetonas libres. La fructosa que contiene esta como furanosa tensionada, lo que hace que el enlace glucosidico sea muy habil al calor y a los ácidos y se puedan hidrolizar fácilmente, produciendo una mezcla altamente reductora de los correspondientes monosacáridos; de hecho, entre todos los disacáridos, esta unión es de las mas sensibles. La sacarosa tiene u grado de solubilidad muy alto, una gran capacidad de hidratación y es menos higroscópica que la fructosa; todas estas características hacen que se emplee en la elaboración de diversos alimentos. Comercialmente se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha; abunda en forma natural en la mayoría de las frutas, de las raíces y de los granos, en concentraciones que varían de manera considerable según el grado de madurez de estos productos. Por otra parte, la sacarasa es un azúcar que se utiliza fácilmente en el intestino y se convierte en sus correspondientes monosacáridos; la glucosa se adsorbe rápidamente e incrementa de manera violenta su concentración en la sangre, lo cual puede provocar problemas en el sistema hormonal que la regula. Azúcar Invertido. Sé conoce con este nombre a la mezcla de azúcares producida cuando la sacarosa se hidroliza, química o enzimáticamente. El nombre de inversión se refiere al cambio del poder rotatorio que se observa durante dicha hidrólisis; la sacarosa es dextrorrotatoria (+66°), pero al transformarse en glucosa(+52°), y en fructosa (-92°), la mezcla resultante desarrolla un poder levorrotatorio (-20°), por la fuerte influencia de la fructosa. Es precisamente a este giro de +66° a –20° a lo que se llama inversión. El azúcar invertido se produce en la miel de abeja en forma natural, razón por la cual es tan dulce; igualmente en los jugos de frutas con pH ácido y que sufren algún tratamiento térmico se percibe un ligero aumento de la dulzura debido a la hidrólisis de la sacarosa. Debido a la presencia de fructosa, el azúcar invertido es un poco más dulce que la sacarosa. Si consideramos un valor arbitrario de 100 para el poder edulcorante del disacárido, el de la fructosa es de 180 y el de la glucosa de 74; consecuentemente, el del azúcar invertido será el promedio: (180+74)/2=127; es decir, es 27% mas dulce que la sacarosa. Otra característica es que no se cristaliza, por lo que se emplea en algunos derivados de la confitería; además es higroscópico, lo cual puede ser una desventaja en algunos casos. En el comercio se han desarrollado muchos jarabes de sacarosa con distintos grados de hidrólisis que reciben el nombre de azúcar liquido.

Maltosa La maltosa (4-O--D-glucopiranosil--D-glucopiranosa), integrada por dos moléculas de glucosa, es un azúcar reductor que es hidrolizado por la encima maltasa y por ácidos; presenta el fenómeno de la mutarrotación pues existe en los isómeros  o ; se encuentra comúnmente en la cebada y en los hidrolizados de maíz y de almidones; de todos los maltosacáridos, la Página 47 de 172

maltosa es el menos higroscópico, no es tan dulce como la glucosa pero tiene una dulzura aceptable, es fermentable, soluble en agua y no cristaliza fácilmente. Actualmente existe jarabes comerciales altos en contenido de este disacárido que se fabrican enzimáticamente a partir de almidón y que tiene aceptación en la industria alimentaría para la elaboración de diversos productos.

Lactosa La lactosa (4-O- -D galactopiranosil-D glucopiranosa) se encuentra exclusivamente en la carne de los mamíferos y esta constituida por una molécula de galactosa y otra de glucosa, unidas mediante un enlace glucosidico. Debido a que el carbono anomérico de la glucosa esta libre, este disacárido representa las características de los azucares reductores, existen en los isómeros  y  y por lo tanto presenta el fenómeno de muturración de los los disacáridos de mayor importancia importancia en alimentos, la lactosa es el menos soluble. Algunos grupos étnicos no la toleran, fundamentalmente porque carecen de la enzima -D galactosidasa, llamada lactasa, en el jugo intestinal del sistema digestivo. Otros oligosacáridos de importancia Existen muchos oligosacáridos en la naturaleza, pero en la tecnología de alimentos solo nos interesan algunos de ellos, por ejemplo, la lactulosa ( 4-O-a-D galactopironasil galactopironasil-D-fructofuranosa) -D-fructofuranosa) que es un disacárido reductor constituido por la unión de la galactosa y de la fructosa mediante un enlace glucosidico  (1.4) y que se produce mediante el calentamiento de la lactosa de la leche al epimerizarse la glucosa en fructosa. La celobiosa (4-O-) glucopiranosil que es la unidad repetitiva de la celulosa. La noqueosteosa (fructosa-glucosa-f (fructosa-glucosa-fructosa) ructosa) que es un trisacarido que se localiza principalmente en los granos de los elotes. Algunos de los oligosacáridos se sintetizan, como ocurre durante la hidrólisis de la lactosa con la  galactosidasa (lactasa) que también tiene actividad de transgalactosidación. Otros hidratos de carbono importantes son las -galoctosacáridos rafinosa, estaquiosa y verbascosa, que se encuentran en las leguminosas.(soya, frijoles, garbanzos, cacahuates, chicharos, alubias, etc.); también se han identificado en algunos cereales, pero en estos el contenido de rafinosa esta siempre en segundo termino después de la sacarosa, estos hidratos de carbono se caracterizan por ser productores de gases intestinales en el hombre; Es decir, su consumo causa flatulencia.

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Preguntas de discusión discusión del tema 1. 1. ¿Químicamente qué son los carbohidratos? 2. Menciona los tres grupos principales en que se clasifican los carbohidratos 3. De los nombres escritos en la siguiente tabla, indique cuales son monosacáridos (M), oligosacáridos (O), polisacáridos (P) y en el caso de ser oligo o polisacáridos escriba los nombres de los monómeros que los constituyen Nombre

Tipo de carbohidrato Monosacárido que lo constituye (M, O, P)

Lactosa Rafinosa Glucógeno Rafinosa Almidón Glucosa Pectinas Celulosa Galactosa Fructosa Sorbosa 4. ¿Con qué otros nombres se le conoce a la glucosa?

5. ¿Generalmente cómo se obtiene la glucosa comercial?

6. De las siguientes proyecciones estructurales de la glucosa identifique las de Fisher, Haworth y conformacional

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7. ¿Comercialmente de dónde se obtiene la sacarosa? 8. ¿Qué es la azúcar invertido? 9. ¿Dónde se encuentra la rafinosa, estaquiosa y verbascosa?


Sí

No

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TEMA 2 2. Diferenciar el poder edulcorante de los mono y oligosacáridos usados en los alimentos. 2.1.1. Explicar el concepto de poder edulcorante. 2.2.1. Reconocer los distintos monosacáricos y oligosacáridos en función de su poder edulcorante. 2.3.1.Determinar sensorialmente el poder edulcorante de varios mono y oligosacáridos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema. Importancia de las propiedades sensoriales de los mono y oligosacáridos en los alimentos Poder edulcorante La mayoría de los azúcares tienen la característica de ser dulces (aún cuando los hay amargos) con un poder edulcorante diferente que depende de diversos factores. Entre los principales factores que influyen en el poder edulcorante de los azúcares tenemos a la temperatura y la concentración del azúcar; la D- fructosa, es más dulce a temperaturas bajas, fenómeno que se aprovecha en la la elaboración de bebidas refrescantes que se consumen normalmente frías. La glucosa es menos dulce que la sacarosa, pero ambas causan la misma sensación a una concentración de 40%. La presencia de ácidos, sales, y algunos polímeros, así como la viscosidad del sistema, modifican esta percepción; el etanol

Figura 11. Efecto de la temperatura sobre el poder edulcorante relativo de varios azúcares.

Poder edulcorante relativo de algunos azúcares Sacarosa=100 Azúcar Dulzura en Dulzura en solución forma cristalina 135 180 -D-fructosa 60 74 -D-glucosa 40 82 -D-glucosa 27 32 -D-galactosa _ 21 -D-galactosa 59 32 -D-manosa Amargo Amargo -D-manosa 27 16 -D-lactosa -D-lactosa 48 32  39 -D-maltosa intensifica la dulzura de la sacarosa y lo mismo hacen los ácidos con la fructosa, mientras que la carboximeticelulosa y el almidón la reduce posiblemente por que ocupan los sitios activos receptores. La presencia del maltol y del etilmaltol aumenta el poder edulcorante de la sacarosa: el primero reduce en 50% el umbral mínimo de percepción del disacárido. Debido a que la fructosa es hasta 1.8 veces más dulce que la sacarosa, su uso se ha intensificado en los últimos años, ya sea en forma de azúcar invertido o en jarabes jarabes producidos por la acción de la enzima glucosa isomerasa. En nivel experimental se ha producido este monosacárido por la hidrólisis controlada de la inulina, polímero lineal de moléculas de fructosa unidas por enlaces  (2,1) y que se encuentra en algunas plantas, como el maguey y la alcachofa. Debido a los problemas de salud que asocian con el consumo excesivo de sacarosa en la actualidad hay muchos azúcaresalcoholes o polioles y edulcorantes sintéticos que se emplean como sustituto de este disacárido. Página 51 de 172

Preguntas de discusión discusión del tema 2. 1. Defina el concepto de poder edulcorante 2.

Enliste ocho factores que afecten el poder edulcorante de los azúcares

3. Ordene los siguientes azúcares en función de su poder edulcorante: sacarosa, fructosa, glucosa, manosa, lactosa y galactosa 4. Considerando el poder edulcorante de la galactosa, fructosa y glucosa. ¿En cuál de ellos se ve más afectado su poder por efecto de la variación de la temperatura a la cual se degusta? 5. ¿Qué entiende por umbral mínimo de percepción? 6. ¿Cómo se obtiene industrialmente la fructosa? 7. ¿Qué es la inulina? 8. Mencione al menos tres edulcorante sintéticos (investigue en fuentes externas a este manual)


Sí

No

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PRACTICA 6 IDENTIFICION IDENTIFICIO N DE LOS DIFERENTES NIVELES DE PODER EDULCORANTE DE LA GLUCOSA, FRUCTOSA Y SACAROSA OBJETIVO: Determinar sensorialmente el poder edulcorante de varios mono y oligosacaridos. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Balanza de precisión o analítica Probeta de 500 ml Cuchara Azúcar refinada Fructosa comercial en polvo Glucosa comercial en polvo Agua potable Etiquetas Vasos desechables capacidad mínima de 100 ml Recipientes de plástico con capacidad de 500 ml

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 1 3 100 g 100 g 100 g 1L 20 piezas 20 piezas 3 piezas

METODOLOGÍA: Pese 25 g de cada azúcar refinada (sacarosa) y disuélvalos en 250 ml de agua potable agitando hasta que se logre una disolución completa. Realice lo anterior de igual forma para la fructosa y glucosa. Etiquete muy bien cada uno de los recipientes que contiene cada una de las disoluciones. Por otro lado etiquete 6 juegos de tres vasos con tres codigos, los cuales deben estar constituidos por un número de tres digitos elegido aleatoriamente (puede usar una tabla de números aleatorios). Defínale a cada solución uno de los tres códigos y anótelos. Una vez etiquetados los 6 juegos de tres vasos, sirva aproximadamente 10 a 15 ml en cada vaso las correspondientes disoluciones. Tome la precaución de servir la disolución correcta en los vasos etiquetados con su código correspondiente anteriormente definido. Una vez servidos los 6 juegos de vasos déselos a probar a 6 personas distintas a las de su equipo de trabajo (puede ser otro equipo de trabajo distinto el cual desconozca a que solución corresponde cada código) e indíquele lo siguiente: “Deguste las tres soluciones siguientes y ordénelas de la mas dulce a la menos dulce (de izquierda a derecha)” Cuando la persona que degusta las soluciones termina de probar y las ordene, anote el orden en el cual las colocó.

RESULTADOS: Anote en la siguiente tabla los códigos generados y las disoluciones a las que decidieron asignarselos Código aleatorio Disolución a la que pertenece

Anote el ordenamiento que realizaron las seis personas que probaron las disoluciones Persona #

Mas dulce (izquierda)

Dulzor intermedio Menos dulce (centro) (derecha)

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3 4 5 6 Anote y reporte sus observaciones de todo el proceso e indique como haría el proceso a escala planta piloto o industrial. Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja.

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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 3 3. Analizar las diferentes reacciones químicas que protagonizan los carbohidratos dentro de los alimentos. 3.1.1. Reconocer las principales reacciones que protagonizan los carbohidratos en los alimentos. 3.2.1. Describir la forma en que se efectúan éstas reacciones en los alimentos y la forma de controlarlas. 3.3.1. Comprobar los efectos de las reacciones protagonizadas por los carbohidratos sobre las propiedades y características de los alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Reacciones químicas y enzimáticas de los carbohidratos en alimentos y su control Reacciones químicas de los monosacáridos Los monosacáridos tienen un grupo aldehído o una cetona y varios hidroxilos y consecuentemente los cambios químicos a los que están sujetos se relacionan con las trasformaciones de estas funciones; se ven afectados por los ácidos, los álcalis, las altas temperaturas y los agentes oxidantes y reductores, que provocan su isomerización, enolización, deshidratación, ciclización, oxidación, reducción, etc. Entre las reacciones más relevantes en que participan se encuentran las que provocan un oscurecimiento o empardiamiento y que debido a su gran importancia se revisan por separado en este unidad.

Reacciones por álcalis Los álcalis inducen diversas transformaciones en los monosacáridos según la concentración empleada; en soluciones débiles (0.05N) se produce la isomerización de los azúcares. Cabe indicar que debido a que estos enoles son agentes muy reductores (más que los propios monosacáridos de donde provienen), su presencia se se aprovecha para medir el poder poder reductor de los azúcares, mediante mediante una reacción alcalina en la que se usa el ión cúprico como agente oxidante. El método mas conocido es el de Fehiling, que emplea sulfato cúprico con un amortiguador de pH a base de tártaro de sodio y de potasio; al calentar el hidrato de carbono disuelto en esta solución se generan enoles que reproducen el ión cúprico a cuproso, produciéndose el oxido correspondiente correspondiente de color rojo; la secuencia de estas transformaciones se resumen a continuación: Azucar + álcali     → enoles _ reductores enolización

2

óxido − reducción

enoles + Cu +      → Cu + + azúcares _ ácidos Cu + + H 2O     → Cu2O oxidación

En condiciones fuertemente alcalinas, los grupos aldehído o cetonas se oxidan y se convierten en sus repectivos ácidos; por ejemplo, la glucosa e transforma en ácido glucónico.

Reacciones por ácidos En general, la isomerización de los azúcares en condiciones ácidas es muy lenta, comparada con la que se efectúa con los álcalis, sin embrago, en las reacciones de deshidratación son más rápidas y se aceleran considerablemente a altas Página 56 de 172

temperaturas. Esta degradación de los azúcares se lleva acabo en las reacciones de oscurecimiento no enzimático y contribuye decididamente a las síntesis de las melanoidas.

Reacciones por altas temperaturas Las altas temperaturas aceleran considerablemente todos los cambios que le suceden a los monosacáridos en condiciones tanto ácidas como alcalinas, pero a pH neutro catalizan las reacciones de caramelización y de oscurecimiento enzimático.

Otras reacciones La reducción de la glucosa se aprovecha ampliamente ampliamente para obtener azúcares alcoholes alcoholes (polioles) que tienen un gran número de aplicaciones en la industria alimentaría; generalmente se sintetizan mediante una hidrogenación catalítica en presencia del níquel. Reacciones de oscurecimiento o de pardeamiento Durante la fabricación, el almacenamiento, etc. Muchos alimentos desarrollan una coloración que en ciertos casos mejora sus propiedades sensoriales, mientras que en otros las deteriora; la complejidad química de los alimentos hacen que se propicien diversas transformaciones que son las que provocan estos cambios. En algunos casos los pigmentos naturales (por ejemplo: mioglobina, clorofila, antocianinas, etc) se pierden, y en otros la oxidación de las grasas y las interacciones de tatinos con el hierro generan compuestos coloreados que no están presentes en el producto general. Mecanismo

O2. Necesario No No Si

Grupos amino necesarios No Sí No

Temperatura elevada Si No No

Caramelización Maillard Oxidación ácido ascórbico Polifenol oxidasa

pH óptimo alcalino/ácido alcalino ligeramente ácido

Azúcares reductores Si Si No

si

No

no

ligeramente ácido

no

Sin embargo, existe otro tipo de mecanismos muy importantes, llamado de oscurecimiento, encafecimineto o empardeamineto, que sintetizan compuestos de colores que van desde un ligero amarillo hasta el café oscuro; en términos generales y para agruparlos, estos se han clasificado como reacciones enzimáticas y no enzimáticas. En esta unidad solo se se estudiaran los mecanismos mecanismos de oscurecimiento en los que intervienen azúcares reductores; la caramelización y la reacción de Maillard. Estos cambios son de fundamental importancia, ya que no-solo se genera un color ligero amarillo (como la costra de algunos productos de panificación), o café oscuro (los caramelos usados para colorear bebidas), sino que también se sintetizan una gama muy amplia de sustancias que contribuyen al sabor y al aroma, además de que se altera la calidad nutritiva y la apariencia del alimento. Estos cambios no son siempre dañinos; en muchos casos, como en los del café, el cacao y el pan, son deseables debido a que provocan el pardeamiento y aroma requerido.

Caramelización La reacción de oscurecimiento, también llamada pirolisis, ocurre cuando lo azúcares se calientan por encima de su punto de fusión; se efectúa tanto a pH ácido como alcalinos y se acelera por la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales; se presenta en los alimentos que son tratados térmicamente de manera drástica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificación, las frituras, y los dulces a base de leche, como cajeta, natillas, etc. Los mecanismos que suceden son muy complejos y no se conocen en su totalidad, aunque incluyen algunos ya descritos en secciones anteriores, es decir; se llevan acabo transformaciones por isomerización y deshidratación de los hidratos de carbono. Como se indico más arriba la deshidratación genera furfural y sus derivados insaturados que se polimerizan consigo mismo o con otras sustancias semejantes para formar las macromoléculas de pigmentos llamadas melanoidinas durante esta transformación también se sintetizan una serie de compuestos que incluyen furanos, furanonas, lactonas, pirononas, aldehídos, cetonas, ácidos, esteres y pirazinas, de bajo peso molecular, muy olorosas así como otras con doble ligaduras conjugadas que igualmente absorben la energía radiante y que por lo tanto producen colores. Por ejemplo se conoce que la 2,5 dimetilpirazina y la trimetilpirazina se generan por este mecanismo y contribuyen al aroma típico de las frituras de papas y cacahuates; de manera semejante, el maltol, el isomaltol y el etil-maltol, que se forman en la elaboración del pan, son parte fundamental de su aroma. Página 57 de 172

Comercialmente, la caramelización se lleva acabo de manera controlada par la fabricación de caramelos, líquidos, sólidos, que se utilizan como colorantes para refrescos de cola, postres, productos de la confitería, etc. Se elaboran calentando soluciones concentradas de glucosa glucosa o de sacarosa en presencias de ácidos y sales de amonios; su composición química es muy compleja y se presenta como partículas coloidales con un tamaño y punto isoléctrico característicos.

Reacciones de Maillard Con este nombre se designa un grupo muy complejo de transformaciones que traen consigo la producción de malenoidinas coloreadas que van desde amarillo claro, hasta cefé oscuro, o incluso negro; para que se lleven acabo se requiere de un azúcar reductor (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre proveniente de un aminoácido o de una proteína. Estas reacciones las observo por primera vez el químico francés Maillard, en 1913, pero no fue sino hasta 1953 cuando se aclaro su mecanismo general. El característico característico y deseado color de la costra de los alimentos horneados se debe a esta reacción, reacción, al igual que a los diversos postres a base de leche, sin embargo es indeseable en otros productos, como en las leches evaporadas y azucaradas y en algunos jugos concentrados. Aunque esta reacción se puede efectuar en diferentes condiciones está principalmente influenciada por los siguientes parámetros: a) a pH alcalino se incrementa la velocidad y alcanza un máximo a pH 10. Sin embargo, hay que recordar que existen muy pocos alimentos en forma natural con pH >7 (como el huevo) por lo contrario el mecanismo se inhibe en condiciones muy ácidas que normalmente no se encuentran en los alimentos. b) Las temperaturas elevadas también la aceleran, pero debido a su energía de activación es baja, también se observa hasta en condiciones de refrigeración. c) Otro factor importante es la actividad acuosa por la que los alimentos de humedad intermedia son los más propensos; los valores de a de 0.6 a 0.9 son los que más favorecen esta reacción; una actividad acuosa menor no permite la movilidad de los reactantes y se inhibe el mecanismo, y una mayor produce el mismo efecto ya que el agua, por ser el producto de la propia reacción, ejerce una acción inhibidora, de acuerdo con la ley de acción de masas, y que diluye los reactantes. d) Los metales como el cobre y el hierro tienen un efecto sobre la formación de las melanoidinas, lo que indica el carácter de oxidación-reducción de la última etapa de este mecanismo. El oxigeno y las radiaciones electromagnéticas actúan de manera semejante. La ausencia ausencia de estos agentes (metales, luz, luz, oxigeno) no provienen el inicio de la reacción ya que sólo favorecen la polimerización final. La reacción de Maillard se lleva acabo de manera muy compleja mediante un gran número de mecanismos que incluyen la posible producción de radicales libres. De acuerdo con los primeros trabajos de Hodge, que resume las posibles rutas que siguen los reactantes, la reacción de Maillard se ha divido cuatro grandes etapas: condensación de la azúcar reductor con el grupo amino, transposición de los productos de condensación, reacción de los productos de la transposición y polimerización y formación de sustancias coloreadas.

Control de la reacción de Maillard La reducción del pH, la temperatura, y la actividad acuosa inhiben inhiben esta reacción considerablemente, considerablemente, aunque en ocasiones lograr esto resulta imposible técnica y económicamente. En los huevos deshidratados se pueden añadir ácidos o eliminar la glucosa por la acción de la enzima la glucosa oxidasa. Hasta la fecha, el procedimiento más común del control se hace mediante la adición de sulfitos, metabisulfitos, bisulfitos o anhídrido sulfuroso, siempre y cuando el alimento lo permita, como es el caso de las frutas deshidratadas; estos se deben añadir antes de que se inicie la reacción, ya que de otra manera no tiene efecto. Los sulfitos también se emplean para el control microbiano y su efecto solo es notorio cuando existe una cantidad libre que verdaderamente actúe sobre los microorganismos; si el alimento contiene azúcares reductores, parte de la concentración de estos agentes se perderá por que reacciona con los carbohidratos y se reducirá la proporción que funciona como conservador, recientemente se ha adjudicado un efecto toxico a los sulfitos y se ha tratado de sustituirlos sin ningún éxito.

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Preguntas de discusión discusión del tema 3. 1. ¿Cómo se producen los enoles reductores?

2.¿Qué tipo de reacciones sufre el sulfato cúprico al estar en contacto con enoles reductores?

3. ¿Cómo se llama la solución que contiene sulfato cúprico y tartrato de sodio y potasio con la finalidad de saber sí algún azúcar es reductor o no y para cuantificarlo?

4. ¿Cómo es el cambio de color del sulfato cúprico al estar en contacto con enoles reductores?

5. ¿Qué se obtiene si la glucosa se somete a una proceso de reducción catalítica?

6. Mencione las principales reacciones o mecanismos que provocan Pardeamiento en los alimentos

7. Explique brevemente cómo se lleva a cabo la caramelización

8. Considerando los principales factores que favorecen la caramelización en los alimentos, ¿cómo podríamos evitarla o controlarla?

9. ¿Cuáles son los principales tipos de compuestos que deben encontrarse en un alimento para que se lleve a cabo la reacción de Maillard?

10. ¿Cuál es el pH óptimo al cual se lleva a cabo la reacción de Maillard?

11. ¿La refrigeración de un alimento disminuiría el riesgo de sufrir reacción de Mailard?

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12. ¿En qué rango de actividad acuosa la reacción de Maillard se favorece dentro de un alimento?

13. Mencione las cuatro etapas bajo las cuales se lleva a cabo la reacción de Maillard?

14. ¿Cómo controlaría o disminuiría la reacción de Maillard si en uso de ningún aditivo alimentario?

15. ¿Qué aditivos alimentarios son útiles en la reacción de Maillard?


Sí

No

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PRACTICA 7 REACCION DE MAILLARD PROVOCADA EN LECHE EN POLVO OBJETIVO: Comprobar Los efectos de las reacciones protagonizadas por los carbohidratos sobre las propiedades y característicass de los alimentos. característica MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Crisoles de porcelana Espátula Horno eléctrico Pinzas para crisol Leche en polvo desgrasada

Cantidad requerida por equipo de trabajo 4 1 1 1 80 g

METODOLOGÍA: Demostración: del pardeamiento en leche en polvo desgrasada 1. 2. 3. 4.

Cubra con leche en polvo desgrasada el fondo de cinco platos de aluminio para pesar. Coloque cuatro de las muestras en un horno de 125ºC. Retire una muestra a los 10, 20, 30 y 60 minutos, respectivamente. Compare todas las muestras y describa su color.

RESULTADOS: Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja.

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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 4 4. Demostrar la importancia de los mono y disacáridos en algunos procesos de conservación, cristalización e hidratación durante la elaboración de alimentos. 4.1.1. Identificar los beneficios del uso de los mono y disacáridos en la conservación de algunos alimentos. 4.2.1. Demostrar los fenómenos de cristalización e hidratación de los mono y disacáridos. 4.3.1. Elaborar una fruta cristalizada a nivel laboratorio utilizando sacarosa. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Importancia tecnológica de los mono y disacáridos Para la elaboración de un gran número de alimentos, la industria ha empleado tradicionalmente diversos mono y disacáridos, como la glucosa, la sacarosa, el azúcar invertido y la lactosa. Sin embargo, ahora han adquirido mayor pluralidad algunos azúcares alcoholes, sobre todo el xilitol y el sorbitol, que en ciertos casos, han desplazado a los primeros. Los diferentes usos de los azúcares se basan en las propiedades derivadas de sus estructura química; dado que contiene un gran numero de hidroxilos altamente hidrófilos tienen la capacidad de hidratarse y de retener agua al establecer puentes de hidrógeno: generalmente son dulces, propician las reacciones de oscurecimiento y las fermentaciones, inhiben el crecimiento microbiano, microbiano, confieren viscosidad y cuerpo a diversos alimentos, alimentos, a continuación se enumeran algunos aspectos técnicos que hay que considerar cuando se utilizan azúcares.

Conservación Como se menciona en la unidad 1 los solutos solutos de peso molecular bajo reducen reducen la presión de vapor de agua y paralelamente aumenta la presión osmótica; es decir se puede emplear para el control microbiológico de diversos hongos, levaduras y bacterias. Para que se presente este efecto se requiere que estén en solución y por esta razón, lo importante es la cantidad disuelta y no la total añadida, por ejemplo, en el caso de las mermeladas se pueden evitar los hongos y las levaduras ajustando la actividad acuosa acuosa a 0.8 lo que implica la adición de 60-65% de sacarosa, esta cantidad cantidad se puede reducir, sin afectar la calidad, mediante mediante el empleo de algunos conservadores químicos. Cristalización Los azúcares tienen la capacidad de presentar el fenómeno del polimorfismo que consiste en que un mismo compuesto puede cristalizar en diversas formas. Con el control adecuado de algunos parámetros, como la temperatura, las concentraciones, etc. Se puede inducir la formación de un determinado tipo de cristal; generalmente estos aspectos se toman en cuenta para elaborar los procesos industriales de productos lácteos, de la confitería, y otros en que la cristalizació cristalizaciónn de los azúcares es muy importante. Hidratación Esta propiedad de los azúcares está directamente relacionada con la facilidad que tienen sus OH de establecer puentes de hidrógeno con el agua, y varía considerablemente entre los distintos mono y disacáridos. La hidratación se aprovecha para el control de la actividad acuosa de los alimentos sobre todo los de humedad intermedia. En algunos casos estos estos hidratos de carbono son son higroscópicos, es decir, se hidratan con la humedad del aire, aire, ocasionando un problema en los derivados de la confitería ya que se vuelven pegajosos. La selección de un azúcar para un uso especifico debe hacerse tomando en cuenta el grado de higroscopía que este tiene, ya que este fenómeno es indeseable en los productos deshidratados, como la leche en polvo y granulados. Sin embargo, en Página 63 de 172

algunos productos de la confitería sí es benéfico ya que se mantienen una cierta humedad constante, que les da aspecto de frescura. Cuando los azúcares son higroscópicos éstos deben resguardarse en recipientes cerrados para evitar su exposición a aire húmedo.

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Preguntas de discusión discusión del tema 4. 1. Explique por qué la sacarosa apoya en la conservación de alimentos tales como mermeladas y frutas en almíbar. 2. ¿Qué entiende por polimorfismo de los azúcares? 3. ¿Cuáles son los principales factores que afectan la cristalización de los azúcares? 4. ¿Qué significa el término higrsocópico? 5. ¿A qué se debe que la mayoría de los azúcares sean higrsocópicos


Sí

No

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PRACTICA 8 ELABORACIÓN DE UN DULCE COCIDO TIPO CARAMELO MACIZO OBJETIVO: Demostrar los fenómenos de cristalización e hidratación en los mono y disacaridos. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre

Termómetro de –20 a 150 ° C Perol o recipiente de cocina con capacidad de 500 ml Mechero de alta temperatura (Fisher) Cucharas de acero inoxidable Espátula Probeta de 100 ml Vaso de precipitados de 250 ml Soporte universal Anillo metálico Balanza de triple brazo Agua potable Azúcar Glucosa anhidra o jarabe de glucosa Ácido cítrico Esencia de fruta natural o artificial

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 200ml 200g 70g 1g 1 ml

METODOLOGÍA: Primeramente se pesan o miden los ingredientes a usar según la siguiente s iguiente formulación Ingrediente Cantidad Agua 100 ml Azúcar 200 g Glucosa 70 g Ácido cítrico 0.4 g Esencia natural o artificial Según recomendación del fabricante Ácido acético 4 gotas Una vez pesados los ingredientes se coloca el agua en el recipiente, esta nunca debe ser inferior a medio litro por kilogramo de azúcar. Se adiciona e3l azúcar y se comienza el calentamiento con el mechero de altas temperaturas hasta que la mezcla levante el hervor. Una vez hirviendo la mezcla, se trasvasa esta al vaso de precipitados en donde anteriormente se ha pesado la glucosa y se disuelve esta en la mezcla de agua azúcar caliente. Por otro lado, inmediatamente que se trasvaso la mezcla agua azúcar se lava y seca perfectamente el recipiente. Una vez perfectamente bien disuelta la mezcla caliente de aguaazúcar y glucosa la mezcla se regresa al recipiente previamente lavado y secado y se continúa el calentamiento sin agitar la mezcla hasta alcanzar 150 ° C. La cocción anterior debe ser bastantemente rápida. Una vez alcanzado los 150 °C se retira el recipiente del fuego dejando enfriar unos 10 °C, para finalmente adicionarle la esencia y colorante natural o artificial, se mezcla perfectamente con una cuchara y posteriormente se le adiciona el ácido cítrico previamente pesado, se mezcla perfectamente y finalmente se le adicionan las gotas de ácido acético. La mezcla obtenida se vierte sobre una mesa de acero inoxidable previamente untada con aceite o grasa vegetal y dentro de los moldes colocados sobre la mesa. Finalmente se deja enfriar y posteriormente se despegan de la mesa y se envuelven.


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Fecha de reporte:___________________








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PRACTICA 9 ELABORACIÓN DE UNA FRUTA CRISTALIZADA OBJETIVO: Elaborar un alimento de humedad intermedia. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Fruta (preferentemente piña, naranja, mango, papaya, durazno o pera) Refractómetro con graduación en °Brix Balanza granataria Termómetro Cuchillo Tabla para corte Cedazo fino Azúcar estándar Recipientes de cocina con capacidad de 2 a 3 litros Cloro de calcio Estufa de vacío Horno eléctrico Charola de plástico o aluminio. Verificar el tamaño de la estufa de vacío para considerar el tamaño de la charola Bolsas pequeñas de celofán Selladora térmica de bolsas

Cantidad requerida por equipo de trabajo 500g 1 1 1 1 1 1 2 a 3 Kg 3 10 g 1 1 1 20 1

METODOLOGÍA: 1. Lave bien la fruta. Si es necesario pélela (piña, naranja, etc.), en el caso de los cítrico, la cáscara es lo que se utiliza. 2. Prepare una cantidad suficiente de solución de cloruro de calcio al 0.5% para remojar la fruta . 3. Sumerja la fruta en la solución de cloruro de calcio y déjela reposar por un mínimo de 12 horas. 4. Después de las 12 horas de inmersión saque la fruta, lávela muy bien con agua potable. 5. Prepare un jarabe de 30° Brix 6. Cocine la fruta en el jarabe de 30° Brix hasta que este tierna y blanda (aproximadamente 30 minutos a fuego lento). 7. Deje enfriar la fruta. 8. Coloque la fruta en las charolas, cubriéndolas con una miel de 60° Brix y colóquelos en la estufa de vacío. 9. Ajuste la temperatura de la estufa a 45° C. 10. Prenda la estufa de vacío siguiendo las indicaciones de uso del equipo. 11. Mantenga la estufa con un vacío de 28 psi por 24 horas. 12. Después de las 24 horas, apague la estufa y saque las charolas con el producto. 13. Colecte el jarabe en un recipiente y adiciónele azúcar al jarabe hasta que éste alcance 80° Brix, y nuevamente cubra la fruta con este nuevo jarabe dentro de las charolas. 14. Repita desde el paso 9. 15. Después de las 24 horas (paso 12) saque la fruta y lávela con agua caliente. 16. Drene muy bien la fruta y séquela en un horno eléctrico a una temperatura de 60° C. 17. Empáquela en las bolsas de celofán en las porciones deseadas y cierre dichas bolsas con una selladora térmica.

RESULTADOS: Anote y reporte sus observaciones de todo el proceso e indique como haría el proceso a escala planta piloto o industrial. Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja.

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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 5 5. Demostrar la importancia del uso de los polisacáridos y compuestos relacionados (hidrocoloides) sobre las características de los alimentos. 5.1.1. Reconocer las características de los polisacáridos y compuestos relacionados, por los que son usados en la industria de los alimentos. 5.2.1. Reconocer los factores fisicoquímicos óptimos requeridos para la óptima funcionalidad de los polisacáridos y compuestos relacionados en los alimentos. 5.3.1. Reconocer la funcionalidad de los polisacáridos y compuestos relacionados en la elaboración de algunos productos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Características, interacciones, reacciones y usos de los polisacáridos Convencionalmente se ha considerado polisacárido aquel polímero con más de 10 monosacáridos unidos por distintos enlaces glucosídicos; los de menos de 10 son los oligosacáridos. A pesar de esta distinción la gran mayoría de los polisacáridos naturales contienen cientos de monómeros y en ocasiones varios miles. No producen verdaderas soluciones, sino más bien dispersiones de tamaño coloidal. Puros no tienen color, aroma o sabor. Su peso molecular, que puede llegar a ser hasta de millones de Daltons, es en realidad un promedio. Puesto que las moléculas no son iguales y siempre presentan una distribución de valores. Se encuentran como cadenas lineales o bien ramificadas que que a su vez pueden estar integradas por por un solo tipo de monosacáridos (homopolisacáridos) como el almidón y la celulosa, o también por varios tipos de monosacáridos (heteropolisacáridos) como es le caso de la mayoría de las gomas. De cualquier manera, sus componentes siempre están unidos regularmente con una secuencia y estructura repetitivas, repetitivas, representando polímeros con un alto grado de ordenación. De acuerdo con su función biológica se han divido en dos grandes grupos: 1. Los que constituyen la estructura celular y le confieren rigidez a los tejidos (celulosa, pectinas, gomas) go mas) y 2. Los que representan la reserva energética de animales y vegetales (glucógeno, inulina y almidón).

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Cada grupo tienen propiedades físicas y químicas muy distintas que se resumen en el siguiente cuadro. Principales usos de los polisacáridos en alimentos Los polisacáridos se encuentran en  Estabilizadores a través de sus  Controlan la cristalización de forma natural en muchos alimentos, interacciones con agua azúcares, sales y aguas pero en algunas ocasiones se  Emulsionantes  Forman películas recientes añaden a otros para obtener la  Gelificantes  Agentes de suspensión de sólidos formulación correcta, como en el en líquidos caso del almidón, la carragenina y  Estabilizan o forman espumas  Agentes adhesivos las pectinas, que se utilizan por sus en alimentos  Mejoran la textura, dándole  Espesantes propiedades funcionales. “cuerpo al alimento” dietéticos bajos en calorías Espesantes y agentes de Agentes floculantes   Por su gran capacidad de retener viscosidad agua, producen partículas de sabores  Encapsulacion  Reducen el daño estructural del coloidales muy hidratadas, razón artificiales alimento causado por el por la cual a los polisacáridos se les congelamiento. da el nombre de hidrocoloides.  Fijación de sabores  Estabilizan sistemas donde hay ciclos de Congelamiento y Celulosa descongelamiento Es el polisacárido estructural de todo el reino vegetal, por esto es considerado como el compuesto orgánico más importante en la naturaleza, además de ser una fuente de glucosa prácticamente inagotable que se renueva continuamente mediante la fotosíntesis. Los científicos han desarrollado muchas investigaciones para aprovecharlo en la obtención de glucosa. Los animales herbívoros, a diferencia de los monogástricos como el hombre, son los únicos capaces de aprovechar la celulosa en su metabolismo pues cuentan con las correspondientes enzimas celulasas en su tracto gastrointestinal para degradarla. Para el organismo humano la celulosa es parte de la fibra cruda y consecuentemente se elimina en las heces sin haber sido aprovechada. Se encuentran en las frutas, las hortalizas y los cereales como constituyentes estructural de las paredes celulares, y también la producen ciertos microorganismos. En el arroz, el maíz, el trigo se localiza en el pericarpio y el germen junto con las hemicelulosas y la lignina y representan 1.0, 2.5, y 2.0% del grano, respectivamente.

Figura 12. Estructura de la celobiosa, unidad repetitiva de

Comercialmente la celulosa se obtienen de la madera y del algodón; esta segunda fuente es la más pura del polisacárido, generalmente la celulosa no se usa como aditivo de manera, directa; sino que se emplean más bien sus diversos derivados, principalmente la carboximeticelulosa. Los usos de los derivados de la celulosa son muchos y muy derivados, por ejemplo: en el control de la cristalización de la lactosa en helados, en productos congelados, en aderezos para impartir “cuerpo” e incrementar la viscosidad, en mezclas con otras gomas para evitar la sinéresis, en alimentos dietéticos (pues no se metabolizan).etc.

Hemicelulosa Este término es algo ambiguo y se emplea para referirse a un grupo muy extenso de polisacáridos con diversos tipos de monómeros (heteropolisacáridos) que se localizan principalmente en la pared celular y que son muy distintos a la celulosa o almidón, generalmente son solubles en soluciones alcalinas concentradas (18 a 24% de los hidróxidos de sodio o de potasio), presentan una estructura amorfa, aún cuando algunos tipos desarrollan una forma fibrial, y actúan como agente cementante en el tejido vegetal. El trigo contiene de 2 a 3% de hemicelulosa y una fracción de esta (0.5 a 0.8%) es de peso molecular bajo y soluble en agua, mientras que la otra es de peso molecular alto e insoluble. La presencia de la primera provoca que la harina de este cereal absorba mayor cantidad de agua, lo cual reduce el tiempo de amasado y mejora el volumen y la textura del pan de trigo. Cuando aumenta el contenido de hemicelulosas insolubles, la calidad global de los productos de la panificación tienden a reducirse. Estos hidratos de carbono presentan diferentes capacidades de hidratación, o retención de agua: por ejemplo la hemicelulosa proveniente de los frijoles frijoles tiene un valor de 3.3 g de agua por gramo de polímero, mientras mientras que el valor de la col es de 12g y el del trigo 22.8g. Página 71 de 172

Almidón Estos carbohidratos ha sido parte fundamental de la dieta del hombre desde los tiempos prehistóricos, además de que se ha dado un gran número de usos industriales. Después de la celulosa, es probablemente el polisacárido más importante desde el punto de vista comercial, se encuentra en los cereales, los tubérculos y en algunas frutas como polisacáridos de reserva energética y su concentración varía con el estado de madurez. Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; el primero es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces e nlaces glucosídicos que establece largas cadenas lineales con 20002500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón. Es decir, la amilosa es una glucana , cuya unidad repetitiva es la -maltosa. Tiene la facilidad de D    glucana adquirir una conformación tridimensional helicoloidal en la que cada vuelta de la hélice consta de seis moléculas de glucosa.

Figura 13.

Por su parte, la amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular similar a la de un árbol: las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces -D localizadas cada 15-25 unidades lineales de la glucosa su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 2000 millones de daltones, el almidón sirve de reserva energética energética en el reino vegetal vegetal y se encuentran en pequeños corpúsculos discretos que reciben el nombre de gránulos.

Enrollamiento

Gelatinización: Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría debido a que su estructura esta altamente organizada y que presenta una gran estabilidad debido a las múltiples interacciones que existen con sus dos polisacáridos constituyentes. Sin embargo, cuando se calienta se empieza un proceso lento de absorción de agua en las zonas intermicelares amorfas, que son las menos organizadas y las más accesibles, ya que los puentes de hidrógeno no son tan numeroso ni rígidos como en las áreas cristalinas. A medida que se incrementa la temperatura, se retiene mas agua y el granulo empieza a hincharse hincharse y a aumentar de volumen, fenómeno que se puede observar en el microscopio. Una vez que la parte amorfa se ha hidratado completamente, la cristalina inicia un proceso semejante, pero para esto se requiere más energía.

Figura 14. Estructura química de la amilopectina .

Retrogradación Este fenómeno se define como la insolubilización y la precipitación espontánea, principalmente de las moléculas de amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y accionan entre si por puentes de hidrógeno a través de sus múltiples hidroxilos; se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentración del sistema. Si se calienta una solución concentrada de amilosa y se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel rígido y reversible, pero si las soluciones son diluidas, se vuelven opacas y precipitan cuando se dejan reposar y enfriar lentamente. Cada almidón tiene una tendencia diferente a la retrogradación que esta relacionada con su contenido de amilosa, ya que la amilopectina es Página 72 de 172

más difícil que la desarrolle debido a que sus ramificaciones impiden la formación de puentes de hidrógeno entre moléculas adyacentes; Sin embargo si las soluciones de almidón se congelan y se descongelan continuamente, se produce su insolubilización. Las fracciones de amilosa o las secciones lineales de amilopectina que retrogradan, forman zonas con una organización cristalina cristalina muy rígida que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón gelatinice. En el pan fresco, el polímero ramificado tiene todas sus ramas completamente extendidas, mientras que en el pan duro, están retrogradadas, unidas entre sí y sin el agua original (Figura 15). De acuerdo con este mecanismo, las emulsiones inhiben este fenómeno porque interaccionan con la amilosa dentro del gránulo y evita su difusión, lo que trae consigo que la amilopectina no se concentre y se exponga a la retrogradación. El envejecimiento del pan puede hacerse reversible con calor húmedo, siempre y cuando el almidón no se encuentre en un estado muy avanzado de retrogradación. Las enzimas amilolíticas del sistema digestivo el humano no atacan las zonas cristalinas que se producen y, en este sentido, se reduce el valor calórico de los alimentos que las contienen.

Pectinas Las sustancias pécticas comprenden un grupo extenso de polisacáridos vegetales cuya estructura básica está integrada por moléculas de ácido D-galacturónico unidas por enlaces glucosídicos α-D-(1,4), y en la cual alguno de los carboxilos pueden estar esterificados con metilos o en forma de sal. Se encuentran asociadas con otros hidratos de carbono, principalmente con hemicelulosas, en las paredes celulares de los vegetales y son responsables de la firmeza de algunos productos. La disolución de los componentes de dicha pared celular, sobre todo de las pectinas, se ha relacionado con el ablandamiento de diversos alimentos. Se pueden distinguir dos clases principales de sustancias pécticas: los ácidos pectínicos, que tienen parte de sus ácidos galacturónicos como ésteres metílicos, y los ácidos pécticos, que sólo tienen moléculas del ácido sin esterificación. Por definición, las pectinas son ácidos pectínicos con diferentes grados de esterificación. Las pectinas se usan mucho por su capacidad de gelificar, propiedad que está determinada por factores intrínsecos, como su peso molecular y su grado de esterificación (que a su vez dependen de la materia prima, de las condiciones de su fabricación, etc.), y por factores extrínsecos, tales como el pH, las sales disueltas y la presencia de azúcares. La viscosidad de sus dispersiones, al igual que la de otros polisacáridos, se incrementa a medida que aumenta el peso molecular; en el caso de las pectinas, la viscosidad es mayor cuanto más se incrementa el grado de esterificación. En el caso de la de baja esterificación se requiere la presencia de iones calcio y de un pH de 2.8 a 6.5, ya que en esta condiciones los carboxilos se encuentran ionizados y pueden establecer uniones iónicas con otras moléculas de pectina mediante el Ca++; de esta manera se crea la estructura básica del gel, en la cual, a su vez, los hidroxilos de los residuos de ácido galacturónico retienen agua por medio de puentes de hidrógeno (Fig. 16). Para su gelificación no se necesita sacarosa, aun cuando una pequeña cantidad ayuda a proporcionar mayor rigidez puesto que ésta favorece la interacción carboxilo-calcio. Este tipo de pectina es el que se emplea en la elaboración de postres y otros productos con textura de gel destinados a los diabéticos, y en los cuales el azúcar se sustituye por un edulcorante sintético, como la sacarina o el aspartamo. Por esta razón, el ablandamiento de las frutas se puede prevenir añadiendo sales de calcio, con lo cual se producen pectatos de calcio que incrementan la rigidez de la Estructura de las pared celular; con lo que el tejido se vuelve más resistente, tanto a los agentes físicos pectinas: X (vg. temperaturas elevadas), como a los enzimáticos (vg. la poligaracturonasa ueden uede n ser ser H o CH natural). En ocasiones se practica la adición de sales sales de calcio calcio a las frutas frutas sobremaduras que van a ser sometidas a un tratamiento térmico drástico para que resistan el efecto de las altas temperaturas.

Figura 16.

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Preguntas de discusión discusión del tema 5. 1. ¿Cómo se definen los polisacáridos? 2. ¿Cuál es la diferencia entre los homopolisacáridos y los heteropolisacáridos? 3. Mencione las dos principales funciones biológicas de los polisacaridos 4. ¿Por qué se les denomina hidrocoloides a los polisacáridos? 5. ¿Estructuralmente cómo se encuentra estructurada la celulosa? 6. ¿Por qué los organismos monogástricos como el hombre no son capaces de aprovechar la celulosa? 7. ¿Industrialmente de dónde se obtiene la celulosa? 8. ¿Cómo se llama el principal derivado de la celulosa que es utilizado como aditivo alimentario y en donde es usado? 9. ¿La hemicelulosa es un homopolisacárido o un heteropolisacárido? 10. ¿Qué entiende por capacidad de hidratación en la hemicelulosa? 11. ¿Estructuralmente cuál es la diferencia entre la celulosa y el almidón? 12. ¿Cuáles son las principales fuentes naturales de almidón? 13. ¿Cómo se llaman los dos tipos de estructuras que constituyen al almidón? 14. ¿Cómo se denominan a las estructuras lineales del almidón con conformación tridimensional helicoidal? 15. ¿Cómo se denominan a las estructuras ramificadas en forma de árbol del almidón?

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16. ¿Cómo se lleva cabo el proceso de gelatinización del almidón? 17. ¿Qué es la retrogradación? 18. ¿Cómo se puede hacer reversible la retrogradación? 19. ¿Cuáles son los principales constituyentes de las sustancias pécticas o pectinas? 20. Mencione los factores intrínsecos a las pectinas que definen su capacidad de gelificación 21. Mencione los factores extrínsecos a las pectinas que definen su capacidad de gelificación

22. ¿Las pectinas de bajo grado de esterificación qué condiciones requieren para gelificar adecuadamente?


Sí

No

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PRACTICA 10 EFECTO DE LA PECTINA EN LA ELABORACIÓN DE MERMELADAS OBJETIVO: Reconocer la funcionalidad de los polisacáridos y compuestos relacionados en la elaboración de algunos productos. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Frascos de vidrio con tapa de rosca Balanza de triple brazo Vaso de precipitados 250 ml Vaso de precipitados 50 ml Pipeta graduada de 10 ml Termómetro de –20 a 150 °C Recipiente de aluminio o acero inoxidable Cuchillo Tabla para picar Potenciometro Tinas de lavado y selección de fruta Cucharas de acero inoxidable Soporte universal Anillo metálico Mechero de altas temperaturas Fruta Azúcar refinada Pectina Ácido cítrico

Cantidad requerida por equipo de trabajo 3 1 3 3 1 1 2 1 1 1 1 3 1 1 1 500g 500g 1g c.b.p.

METODOLOGÍA: Elaboración de conserva con pectina Lave perfectamente la fruta, elimine la cáscara, centro y huesos. Colóquela en el recipiente de cocción y tritúrela finamente, posteriormente adicione 60 ml de agua y triture más finamente y mezcle. Mida el pH de la mezcla y adicione suficiente ácido cítrico disuelto en agua para alcanzar un pH de la mezcla de 3.2. Coloque el recipiente con la mezcla sobre el mechero adicione la mitad de la azúcar pesada e inicie el calentamiento hasta alcanzar entre 90 y 100 °C y mantenga la mezcla así durante 30 minutos. Adicione el resto de azúcar azúcar y continué el calentamiento hasta alcanzar aproximadamente 67.5 ° Brix. Finalmente agregue la pectina previamente preparada (mezcla con azúcar) y homogenice, mantener el calentamiento por unos 2 minutos más y envase la mermelada en caliente. Elaboración de conserva sin pectina Lave perfectamente la fruta, elimine la cáscara, centro y huesos. Colóquela en el recipiente de cocción y tritúrela finamente, posteriormente adicione 60 ml de agua y triture más finamente y mezcle. Mida el pH de la mezcla y adicione suficiente ácido cítrico disuelto en agua para alcanzar un pH de la mezcla de 3.2. Coloque el recipiente con la mezcla sobre el mechero adicione la mitad de la azúcar pesada e inicie el calentamiento hasta alcanzar entre 90 y 100 °C y mantenga la mezcla así durante 30 minutos. Adicione el resto de azúcar azúcar y continué el calentamiento hasta alcanzar aproximadamente 67.5 ° Brix. Finalmente envase el producto en caliente. Observe y compare la consistencia de las dos conservas y coméntela con sus compañeros.


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TEMA 6 6. Establecer la importancia funcional y nutricional del contenido de fibra en los alimentos 6.1.1. Describir la diferencia entre fibra cruda y fibra dietaria. 6.2.1. Indicar los beneficios que tiene a la salud el consumo de fibra y su efecto en las propiedades de los alimentos. 6.3.1. Demostrar el contenido de fibra cruda en algunos alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Importancia funcional, estructural y nutricional de la fibra en los alimentos Con este nombre se designa a un grupo muy amplio de polisacáridos, de los considerados estructurales, que no son aprovechados matabólicamente por los organismos monogástricos, incluyendo al hombre, pero que cumplen una función muy importante en el bienestar del individuo. La fibra está constituida por los componentes estructurales de las paredes celulares de los vegetales, entre los que destacan la celulosa, la hemicelulosa y las pectinas; también se incluye en éstos a la lignina, aún cuando ésta no es un hidrato de carbono, sino más bien una cadena de compuesto fenólicos como la vanillina, el aldehído siríngico y los alcoholes coniferílico, sinapílico y cumarílico. Estos polímeros no se encuentran de manera natural en los alimento de origen animal y son exclusivos de los vegetales. La composición de dichas fibras es muy variada en los distinto alimentos, y depende de muchos factores, entre los que destaca la madurez del producto. Por otra parte, hay muchos alimentos que se elaboran mediante el empleo de gomas, como las de algarrobo, guar, arábiga y de tragacanto; éstas también forman parte de la fibra debido a que no son hidrolizadas (y aprovechadas) en el tracto gastrointestinal gastrointestin al del humano. La importancia de la fibra en la dieta fue puesta de manifiesto en la década de los setenta, a raíz de esto se han efectuado muchos estudios que relacionan la ausencia de fibras con diversos problemas de salud tales como constipación, diverticulosis, colitis, hemorroides, cáncer en el colon y en el recto, diabetes mellitus, ateroesclerosis y otros. Su función principal es que tiene la capacidad de hincharse al absorber agua y por lo tanto de aumentar el volumen de la materia fecal; esto provoca un incremento en los movimientos peristálticos del intestino, y facilita el tránsito, la distensión intestinal y consecuentemente la defecación; es decir, su acción primaria se lleva a cabo precisamente en el colon del hombre. Esta situación provoca que se incremente la viscosidad, se reduzca el tiempo de residencia de los constituyentes del alimento en el intestino y que solo las moléculas fácilmente absorbibles atraviesen la pared intestinal; aquellas sustancias irritantes, dañinas y tóxicas (por ejemplo. las cancerígenas), que generalmente requieren de más tiempo para entrar al sistema linfático, no tienen tienen oportunidad de hacerlo y se eliminan en las heces. Para un mejor aprovechamiento de estas bondades, el consumo de la fibra debe ir acompañado una ingestión adecuada de agua para favorecer la producción de las heces. Contrariamente a esto, una dieta muy abundante en fibra puede llegar a provocar problemas estomacales, sobre todo de diarrea, ya que al hidratarse mucho ocasiona un desequilibrio en el contenido de agua intestinal. Además, esta situación también tiene el inconveniente de que los polisacáridos se unen a elementos importantes, como calcio, cinc, hierro, magnesio, fósforo y cobre, así como a la vitamina B12 y a algunos aminoácidos, lo que provoca que estos nutrimentos no sean aprovechados porque se eliminan en las heces. Página 78 de 172

Preguntas de discusión discusión del tema 6. 1. ¿Cómo se define a la fibra? 2. ¿La ausencia de fibra en la dieta humana qué problemas de salud conlleva? 3. ¿Un exceso en el consumo de fibra que puede ocasionar? 4. Dibuje un diagrama de flujo indicando los pasos y etapas usadas en la determinación de fibra cruda en los alimentos


Sí

No

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PRACTICA 11 DEMOSTRACIÓN DEL CONTENIDO DE FIBRA EN UNA FRUTO U HORTALIZA OBJETIVO: Demostrar El contenido de fibra cruda en algunos alimentos. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre 1 Vaso Berzelius de 600ml 3 vasos de precipitados de 500ml 1 Agitador de vidrio 1 Mechero Bunsen 1 Tela de alambre con asbesto Papel filtro Embudo Buchner Filtro Gooch Alargadera Walter Matraz Kitazato de 500ml. Tijeras para cortar papel Agua destilada Solución de ácido sulfúrico 1.25 %(p/v) (0.255N) Solución de Hidróxido de Sodio 1.25% (p/v) (0.313N) Asbesto preparado. Bomba de vacío Extractor de Fibra cruda. Desecador Balanza analítica

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 3 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1L 300 ml 300 ml 10 g 1 1 1 1

METODOLOGÍA: Preparación del asbesto. Extiéndase sobre una cápsula de evaporación una capa fina de asbesto de fibra media o larga, lavado al ácido y caliéntese a 600 C durante durante 16 horas en una una mufla. Hiérvase Hiérvase durante 30 minutos con ácido sulfúrico 1.25% , fíltrese, fíltrese, lávese intensamente con agua e hiérvase hiérvase durante 30 minutos con NaOH al 1.25% , lávese una vez con con ácido sulfúrico al 1.25% y luego intensamente con agua. Caliente a 600 C durante dos horas. Extracción de la Fibra cruda. Extraer aproximadamente 2 g de material seco con éter etílico etílico o de petróleo ( se puede usar la muestra proveniente de la determinación de grasas). grasas). Pese aproximadamente 2g de de muestra seca y desengrasada (Registre (Registre el peso exacto W3) W3) y transfiera la muestra seca y desengrasada desengrasada a un vaso Berzelius, adicione 300ml de H2SO4 al 1.25% . Conectar el Vaso al equipo de extracción de fibra cruda, encender la circulación circulación de agua fría por el refrigerante e iniciar el calentamiento calentamiento para dejarlo ebullir durante 30 min. Quitar el vaso y filtrar a través de un embudo buchner con papel filtro seco libre de cenizas y previamente pesado, lavar el residuo a través del buchner. Repetir el lavado con tres porciones de 50 ml de agua destilada caliente. Colocar nuevamente la muestra en el vaso Berzelius adicionar 300ml de NaOH al 1.25% y hervir durante 30 minutos en el equipo de extracción. Retirar el vaso del equipo de extracción y filtre a través de un filtro filtro gooch preparado con asbesto (previamente secado y pesado), utilice un matraz kitazato y una bomba de vacío para realizar más rápidamente la filtración. Una ves filtrado lave el residuo retenido con agua destilada caliente y finalmente coloque el filtro a secar a 100o C durante 3 horas, al cabo de este tiempo pese el crisol junto con la fibra extraída. Registre el aumento en peso por la presencia de la fibra (W1). Posteriormente coloque el filtro dentro de una mufla y caliente entre 550 y 600oC durante 2 horas. Espere que alcance la temperatura ambiente la mufla y saque los filtro. Pese los filtro junto con las cenizas obtenidas (W2). Realice los cálculos como a continuación se establece. Cáculos: W1 - W2 %Fibra Base seca = -------------- X 100 W3 Página 80 de 172


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UNIDAD 3 LÍPIDOS

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de esta unidad se enfoca a un grupo de constituyentes de los alimentos de gran importancia funcional en el procesamiento de alimentos y con un importante aporte en las características de gran aceptación sensorial en los alimentos que los contienen. Sin embargo, recientemente el uso extensivo de los lípidos en los alimentos ha sido duramente criticado por los efectos en la salud que ocasiona el consumo elevado de alimentos ricos en ciertos tipos de ellos. Por lo anterior, primeramente revisaremos la clasificación y nomenclatura de los lípidos, pasando posteriormente a indicar su uso en los alimentos, su obtención, modificación, reacciones y transformaciones en las que intervienen, así como los parámetros que existen para medir sus índices de calidad, así como los tratamientos que actualmente se usan para controlar su deterioro. Finalmente se discutirá la importancia del uso de algunos de ellos desde el punto de vista funcional así como de salud para los consumidores. Esta unidad consta de seis objetivos de aprendizaje, los cuales se enlistan a continuación. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE (LOS DE LA UNIDAD UNICAMENTE)

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1. Revisar los aspectos básicos de la clasificación y nomenclatura de los lípidos más importantes en los alimentos. 2. Describir la importancia nutricional, funcional y sensorial de los lípidos en los alimentos. 3. Reconocer los principales índices de calidad que caracterizan a las distintas grasas y aceites. 4. Ilustrar los procesos de obtención de grasas y aceites para su uso en alimentos. 5. Analizar las principales reacciones que protagonizan los lípidos en los alimentos. 6. Establecer los tipos de grasas o aceites adecuados acorde a las propiedades sensoriales, funcionales y nutricionales del producto a elaborar en una industria alimentaria.

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TEMA 1 1. Revisar los aspectos básicos de la clasificación y nomenclatura de los lípidos más importantes en los alimentos. 1.1.1. Enunciar el significado y origen de los lípidos, grasas y aceites. 1.1.2. Identificar los distintos tipos de lípidos relacionados con los alimentos considerando su estructura química. 2. Describir la importancia nutricional, funcional y sensorial de los lípidos en los alimentos. 2.1.1. Reconocer la importancia y desventajas de la presencia de los lípidos en los alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Los Lípidos La palabra lípido proviene del griego lipos, que significa grasa y cuya aplicación no ha sido bien establecida; originalmente, se definía como “una sustancia insoluble al agua, pero solubles en disolventes orgánicos, tales como cloroformo, hexano y éter de petróleo”; bajo esta consideración de solubilidad, hay mucho otros compuestos, como terperos y carotenoides que también están incluidos. Sin embargo, algunos autores contemplan como lípido solo aquellas moléculas que son derivadas reales o potenciales de los ácidos grasos y sustancias relacionadas, con lo cual se excluyen terpenos, carotenoides y colesterol, pero no los esteres de este ultimo. Según esta segunda definición, los aceites y las grasas se consideran por antonomasia como lípidos. A pesar de las discrepancias que existen sobre la naturaleza química de los lípidos. La clasificación como base en la solubilidad es la mas vigente. Es un grupo de compuestos generalmente constituidos por carbono, hidrogeno y oxigeno, que integran cadenas hidricarbonadas alifáticas alifáticas o aromáticas, aunque en ocasiones también contienen fósforo y nitrógeno. Los lípidos desempeñan muchas funciones en los tejidos; además de que son una fuente energética importante (cada gramo genera 9 kcal), muchos de ellos cumplen una actividad biológica; por ejemplo, unos son parte estructural de las membranas celulares y de los sistemas de transporte de diversos nutrimentos, otros son vitaminas y hormonas, algunos son pigmentos. También actúan como aislantes naturales en el hombre y en los animales ya que, por ser pobres conductores de calor, el tejido adiposo mantiene estable la temperatura del organismo. Las grasa y los aceites son los principales lípidos que se encuentran en los alimentos contribuyendo a la textura y en general a las propiedades sensoriales del producto. Las principales fuentes son los tejidos animales y las semillas oleaginosas, ya que las frutas y las hortalizas presentan normalmente muy bajas concentraciones, con algunas excepciones como el aguacate, las aceitunas y algunos tipos de nueces.

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Importancia de los lípidos en los alimentos Clasificación El numero de sustancias consideradas como lípidos es muy grande y la manera de clasificarles resulta en ocasiones difícil, existen diversos métodos para este fin, cada uno con sus propias ventajas y desventajas, pero todos ellos basados en alguna de las propiedades físicas o químicas que los caracterizan. El mas común es dividirlos en tres grandes grupos en función de su estructura química. Los simples abarcan las grasas y los aceites y por lo tanto resultan ser los mas abundantes e importantes para el tecnólogo de alimentos. Los lípidos compuestos son aquellos que están integrados por una parte lipidia y otra que no lo es, unidas covalentemente; destacan los fosfolípidos y los glucolípidos; en ocasiones también se incluyen las lipoproteínas, pero dado que sus integrantes (proteínas y lípidos) se enlazan hidrofoba y electrostáticamente, algunos autores no los consideran en este grupo. Finalmente, los lípidos derivados o asociados son todos aquellos aquellos que no se ubican en ninguna de las subdivisiones subdivisiones anteriores; en esta categoría categoría están los ácidos grasos libres, los carotenoides, las vitaminas liposolubles, el colesterol, etcétera. Otra clasificación es la que toma en cuenta su capacidad para producir jabones, aquellos que los forman se llaman saponificables y los que no, insaponificables.

Clasificación General de los Lípidos A. Lipidos simples. Esteres de ácidos grasos y alcoholes 1. Grasas y aceites. Esteres de gricerol con acidos monocarboxilicos 2. Ceras. Esteres de alcoholes monohidroxilados y ácidos grasos B. Lipidos compuestos. Lipidos simples conjugados con molecules no lipidicas. 1. Fosfolipidos. Esteres que contienen ácido fosforico en lugar de un ácido graso, combinado con una base de nitrogeno. 2. Glucolipidos. Compuestos de carbohidratos, ácidos grasos y esfingosinol, llamados también cerebrósidos. 3. Lipoproteinas. Compuestos de lipidos y proteinas C. Compuestos asociados 1. Acidos grasos (derivados de los lipidos simples) 2. Pigmentos 3. Vitaminas liposolubles 4. Esteroles 5. Hodrocarburos.

Ácidos grasos Como se indico más arriba, las grasas y los aceites constituyen los lípidos mas abundantes e importantes en el estudio de los alimentos; ambos grupos están constituidos por prácticamente 100% de triacilgliceridos, los que a su vez son esteres de ácidos grasos con glicerol. Consecuentemente, dichos ácidos representan un alto porcentaje de la composición de los triacilgliceridos triacilglice ridos y de las grasas y los aceites. Las diferencias de estabilidad (como por ejemplo, su tendencia a la oxidación), el comportamiento, la plasticidad, el estado físico, el patrón de cristalización, el índice de yodo, la temperatura de solidificación, etc. de las grasas y los aceites se deben fundamentalmente a la presencia y a la concentración de los ácidos grasos constituyentes. Tradicionalmente, los ácidos grasos se definieron como ácidos monocarboxilicos de cadena alifática con numero par de átomos de carbono, que podrían ser saturados o insaturados; sin embargo, en la medida en que las técnicas de análisis cualitativo y cuantitativo mejoraron, se identificaron muchos otros con estructuras diferentes, tales como ácidos cíclicos, ramificados, hidroxilados, con numero non de átomos se carbono, etc., de tal manera que en la actualidad se conocen mas de 400 que se localizan en los tejidos animal y vegetal, así como en ciertos microorganismo. Página 85 de 172

En cuanto a los ácidos grasos que comúnmente se localizan en los alimentos, su numero se reduce considerablemente y solo resaltan por su importancia los que se muestran en los siguientes cuadros.

Ácidos grasos saturados Punto de Nombre Nombre Punto de ebullición trivial cientifico Fórmula fusion (°C) (°C) Butírico Butanoico CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)2COO H -5.9 164 Caproico Hexanoico CH3(CH2)4 COOH -3.4 206 Caprilico Octanoico CH3(CH2)6 COOH 16.7 240 Capricho Decanoico CH3(CH2)8 COOH 31.6 271 Laurico* Dodecanoico CH3(CH2)10 COOH 44.2 130 Miristico* Tetradecanoi Tetradecanoico co CH3(CH2)12 COOH 54.4 149 Palmitico* Hexadecanoico CH3(CH2)14 COOH 63 167 Estearico* Octadecanoico CH3(CH2)16 COOH 69.4 184 Araquidico Eicosanoico CH3(CH2)18 COOH 76 204 Behenico Docosanoico CH3(CH2)20 COOH 79.9 --Lignocerico Tetracosanoico CH3(CH2)22 COOH 84.2 --Cerotico Hexacosanoico CH3(CH2)24 COOH 87.7 --*Ácidos grasos saturados más comunes en alimentos. Los acidos grasos se producen industrialmente a partir de diversas fuentes de grasas, y se utilizan en la elaboración de diversos aditivos para la industria alimentaria.

cidos grasos insaturados mas comunes en alimentos Nombre trivial Palmitoleico Oleico Linoleico Linolenico Araquidonico Vaccenico Gadoleico Erucico Brasidico Cetoleico

Nombre cientifico Hexadeca-9-enoico Octadeca-9-enoico Octadeca-9:12-dienoicoo Octadeca-9:12-dienoic Octadeca-9:12:15-trienoico Octadeca-9:12:15-tri enoico Eicosa-5:8:11:14-tetraenoico Eicosa-5:8:11:14-te traenoico Octadeca-11-enoico Eicosa-11-enoico Docosa-13-enoico Docosen-13-enoico Docosen-11-enoico

Fórmula C15H29COOH C17H33COOH C17H31COOH C17H29COOH C19H31COOH C17H32COOH C19H37COOH C21H40COOH C21H40COOH C21H40COOH

Punto de fusion (°C) -0.5 13 -5 -11 -49.5 39.5 23.5 38 -----

Ácidos grasos saturados Este grupo de compuestos esta constituido principalmente por ácidos de 4 a 24 átomos de carbono; su temperatura o punto de fusión aumenta con el peso molecular o tamaño de la molécula; así, los de C4 a C8 son líquidos a 25°, mientras que los de C10 en adelante son sólidos, su solubilidad en agua es inversamente proporcional al peso molecular. Entre los mas comunes esta el ácido láurico, que abunda en el aceite de coco, y el palmitico, que se encuentra en los lípidos de la palma, solo la grasa de la leche (o la mantequilla) contiene ácido butírico y por eso se le da el nombre de grasa butirica; esta característica se emplea para identificar y cuantificar la presencia de grasa láctea en los productos o la adulteración de la misma. Página 86 de 172

Los de la cadena corta (menos de C10 ) contribuyen al aroma y al sabor de los derivados lácteos, pero esto depende de su concentración : cuando es muy alta normalmente se refiere a un problema de rancidez hidrolitica, que en muchos casos es indeseable; cuando es baja contribuye a las propiedades sensoriales requeridas en el queso y en la mantequilla. Otro aspecto muy importante de estos compuestos es su relación con la salud del individuo; se considera que un consumo excesivo puede ser la causa de problemas de ateroesclerosis, por lo que se recomienda que no representen representen mas de 10% de las calorías de una dieta. Los ácidos grasos saturados son muchos mas estables a los diversos mecanismos oxidativos de deterioro de las grasas que los insaturados; sin embargo, en condiciones de temperatura muy alta (mas de 200°C), como llega a suceder en el freído, y en presencia de oxigeno, pueden sufrir reacciones de oxidación.

Ácidos grasos insaturados Debido a la presencia de insaturaciones, estos compuestos tienen una gran reactividad química ya que estan propensos a transformaciones oxidativas y de isomeracion. Son muy abundantes en los aceites vegetales y marinos, su temperatura de fusión disminuye con el aumento de las dobles ligaduras y esta Distribución de ácidos grasos es siempre menor que la de los saturados para una misma insaturados y saturados en longitud de cadena. Los que contienen solo una insaturación se diferentes aceites y grasas llaman monoenoicos o monoinsaturados, y a los demás de una comestibles se les denomina polienoicos o poliinsaturados;

Soya Mantequilla Coco Maíz Algodón Cerdo Palma Cacahuate Sorgo Oliva Pollo

% del total Insaturados Saturados 84.6 15.4 35 65 8.9 91.1 86.4 13.6 74.5 25.5 58.1 41.9 49.7 50.1 80.6 19.4 83 17 87.9 12.1 70 30

Al igual que ocurre con los aminoácidos indispensables, el linoleico esta considerado como ácido graso indispensable que requiere de un consumo continuo, ya que no se sintetiza en el organismo; se recomienda que represente de 1 a 2% de lo lípidos totales ingeridos. Se encuentra en un gran numero de aceites y es de hecho, uno de los ácidos mas abundantes en el maíz, el algodón, el sorgo y la soya; forma parte constitutiva de la membrana de diferentes tejidos celulares, es precursor del ácido araquidónico (tambien considerado insipensable) que se requiere para darle rigidez a la mitocondria de las células, y se utiliza en la síntesis de las hormonas prostaglandinas. Entre las funciones que desempeñan los ácidos grasos indispensables esta el mantenimiento de la piel, del pelo y del sistema reproductivo, así como la regulación del metabolismo del colesterol.

Acilgliceridos Los acilgliceridos, lípidos neutros o sin carga, son los productos derivados de la reacción de esterificación entre el glicerol y una, dos o tres moléculas de ácidos grasos; los átomos de carbono del glicerol se numeran 1, 2 y 3 o ,  y  Mono y diacilgliceri diacilgliceridos dos Tanto los monos como los diacilgliceridos repesentan una fracción muy pequeña de los constituyentes de las grasas y los aceites; de hecho, cuando se encuentran en una proporción mayor que la normal es indicación de una posible hidrólisis de los triacilgliceridos y la consecuente liberación de ácidos grasos; la acción de las diversas lipasas provoca su síntesis en los alimentos. Ambos grupos de sustancias sustancias se encuentran en las membranas de los glóbulos de grasas, como ocurre con con la leche. Los mono y los diacilgliceridos, así como muchos de sus derivados, se usan mucho como emulsionantes pues tienen una parte hidrófoba y otra hidrófila; Algunos monoacligliceridos manifiestan una fuerte actividad antimicrobiana contra bacterias Gram positivas y algunas levaduras; en este sentido, los monoacilgliceridos con ácidos grasos de cadena media son muy efectivos. El monolaurato de glicerilo se ha usado en carnes y pescados contra estafilococos y estreptococos y en ocasiones contra Clostridium botulinum.

Triacilgliceridos

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Son los acilgliceridos más abundantes en la naturaleza y los principales componentes de todas las grasas y aceites ya que representan más del 95% de su composición; el tejido adiposo de los mamíferos está constituido por aproximadamente 98% de triacilgliceridos; se puede considerar que la hidrólisis de 100g de éstos produce cerca de 95g de ácidos grasos. Su nomenclatura depende de los ácidos, de tal manera que cuando contienen un solo tipo se llaman triacilgliceridos simples y cuando poseen dos o tres ácidos se consideran como mixtos; los nombres de los primeros se forman añadiendo el sufijo “ina” a la raíz que denota el ácido graso que contiene: triestearina, tripalmitina, trioleina, corresponden a triacilgliceridos que contienen sólo ácido esteárico, palmitico, y oleico, respectivamente; también se pueden nombrar usando la terminación “acilglicerido”, “acilglicerid o”, en cuyo caso se llamarían: triestearilacilglicerido, triestearilacilglicerido, tripalmitilacilglicerido tripalmitilacilglicerido y tiroleilaci tiroleilacilglicerido. lglicerido. Por otra parte, la nomenclatura de los mixtos se basa en indicar consecutivamente los tres ácidos grasos, utilizando utilizando la terminación “il” o “ato” para cada uno; cuando se hace en forma ordenada se llama enumeración esteroespecifica, esteroespecifica, y se denota con el prefijo “sn” que se escribe antes del nombre del compuesto. Por ejemplo, un triacilglicerido con los ácidos linoleico, esteárico y palmítico en posiciones 1,2 y 3 respectivamente, se denomina sn-gliceril-l-linoleato-2-estearato-3palmitato, o bien, linoleo-estearo-palmitina, o l-linolil-2-estearil-3-palmitina. l-linolil-2-estearil-3-palmitina. Mediante estos estudios se ha logrado elucidar la composición de los triacilgliceridos de diversos origenes. Se sabe que existen ciertas tendencias, como, por ejemplo el hecho de que en las grasas de origen animal los ácidos palmítico y esteárico están en las posiciones 1 y 3, mientras que la 2 contiene un insaturado, o ácido mirístico; mirístico; la excepción a esto es la manteca de cerdo que concentra el palmítico en el carbono 2, el esteárico en el 1 y el linoleico y linolenico en el 3. En la grasa lactea los ácidos de menos de 10 átomos de carbono se ubican principalmente en la posición 3. Por otra parte, en algunos aceites de origen vegetal se observa que los ácidos insaturados normalmente se ubican en la posición 2, mientras que los saturados se distribuyen entre la 1 y la 3, aunque esto no es una regla general.

Fosfogliceridos Los fosfogliceridos o gliceril gliceril fosfátidos son diacilgliceridos diacilgliceridos que contienen una molécula de ácido fosfórico unida al glicerol mediante un enlace éster; a su vez, el ácido se le enlaza una base (que pueda ser nitrogenada, como la colina o la etanolamina), el aminoácido serina o un alcohol, como el inositol. Los fosfolípidos tienen una gran importancia biológica debido a que intervienen en diversos pasos del metabolismo; son parte integral de las membranas y de otros constituyentes de las células, ya que representan hasta 90% de la fracción lipídica de la mitocondria. Los lípidos de la yema de huevo contienen 66% de triacilgliceridos, 5% de colesterol y 28% de fosfolípidos. Composición aproximada de la lecitina comercial de la soya

Fracción Aceite de soya Fosfatidilcolina Fosfatidiletanolamina Fosfatidilinositol Fitoglucolípidos y otros fosfátidos Hidratos de Carbono Humedad Total

% 35 16 14 10 17 7 1 100

En el caso de la leche, los fosfolípidos equivalen a 0.21.0% del total de la fracción grasa y están integrados por 34.5% de fosfatidilcolina, 31.8% de fosfatidiletanolamina y 22.5% de esfingomielina; se localizan fundamentalmente en la membrana de los glóbulos de grasa (aproximadamente 60% del total) en donde desempeñan un papel emulsionante que los estabiliza en el seno de la leche.

Debido a su elevada insaturación, los fosfogliceridos se oxidan fácilmente e inician inician muchas de las reacciones reacciones de deterioro en grasas y aceites; sin embargo, en algunos casos funcionan como antioxidantes naturales que protegen a los lípidos que los contienen; es decir, dependiendo de su concentración, estos compuestos pueden actuar como antioxidantes, o como prooxidantes. Los fosfogliceridos, principalemte la lecitina, desempeñan un papel muy importante en las propiedades de textura de los alimentos; actúan como emulsionantes debido a que su molécula contiene una parte hidrófoba y otra hidrófila. El grupo fosfato y la base nitrogenada interaccionan con la fase acuosa, mientras que las cadenas hidrocarbonadas lo hacen con la lipidica, con lo cual se logra un contacto físico más estrecho entre las dos fases inmiscibles. Comercialmente, la lecitina se obtiene como subproducto de la refinación del aceite de soya; Página 88 de 172

Ceras A diferencia de los acilgliceridos de las grasas y los aceites, las ceras son ésteres formados por una molécula de un alcohol monohidroxilado de cadena larga y una de ácido graso. Son muy resistentes a la hidrólisis, funcionan como agentes protectores en las superficie de las hojas, los tallos y los frutos, al igual que en el pelo, la lana y las plumas de los animales; son sólidos en frío pero líquidos y moldeables en caliente y su temperatura de fusión varia de 40 a 100 °C. Las ceras que cubren la epidermis de las frutas regulan la transpiración, actúan como barrera a los gases atmosféricos indeseables, son repelentes al agua y protegen el fruto contra la acción dañina de los insectos. Por ejemplo, las de la manzana se encuentran en una concentración de 1.5mg por cm 2 de epidermis, y son ricas en ácidos de 20 a 35 átomos de carbono; debe aclarar que estos compuestos generalmente están asociados a parafinas, alcoholes, cetonas y otras sustancias de alto peso molecular.

Esteroles Estas sustancias están integradas por el grupo químico llamado perhidrociclopentanofenantreno, perhidrociclopentanofenantreno, una cadena hidrocarbonada y un alcohol. Se encuentran tanto en el reino vegetal como en el animal; en el primer caso reciben el nombre genérico de fitosteroles, entre los que destacan el sitosterol y el estigmasterol; por su parte, el colesterol es el esterol animal más abundante e importante; se encuentra como parte integral de las membranas celulares y es de vital importancia en la síntesis de un gran numero de hormonas, así como de la vitamina D. Es interesante hacer notar que del colesterol que se encuentra en el organismo humano (en la sangre de 150 a 300 mg por 100 ml), solo aproximadamente 35% proviene de la dieta dieta y el resto es sintetizado en el hígado según la la ruta del ácido mevalónico. En la yema del huevo, el colesterol representa 5% del total de los lípidos, lo que equivale aproximadamente a 225-275 mg por cada huevo. En la leche esta en una concentración de 120 mg por litro. Se considera que el consumo excesivo de colesterol y de grasas saturadas incrementa el contenido del primero en la sangre, lo que a su vez puede provocar la deposición de plaquetas lipídicas que causan la ateroesclerosis ateroesclerosis en las paredes arteriales; esto se relaciona con el transporte sanguíneo y con enfermedades cardiovasculares.

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Preguntas de discusión discusión del tema 1. 1. ¿Cómo se define el término lípido? 2. Mencione tres solventes en donde sean solubles los lípidos 3. ¿Cuánta energí aporta 1 gramo de lípidos? 4. Mencione 4 funciones biológicas que desarrollan los lípidos en los organismos vivos 5. Mencione cuales son las principales fuentes naturales de lípidos 6. Mencione los tres principales grupos que constituyen la clasificación general de los lípidos 7. ¿Qué son los lípidos simples? 8. ¿Qué son los lípidos compuestos? 9. ¿Cuál es la diferencia entre los lípidos compuestos y los asociados? 10. ¿Cómo se les denomina a los lípidos que son capaces de formar jabones? 11. ¿Dentro de la clasificación de los lípidos en qué grupo se les considera a los cerebrosidos? 12. ¿Dentro de la clasificación de los lípidos en qué grupo se les considera a las ceras? 13. ¿Dentro de la clasificación de los lípidos en qué grupo se les considera al colesterol? 14. ¿Dentro de la clasificación de los lípidos en qué grupo se les considera a los fosfolípidos o fosfogliceridos? 15. Son ésteres de ácidos grasos y alcoholes 16. ¿Cómo se definen los ácidos grasos? 17. ¿Qué es lo que diferencia a los ácidos grasos saturados de los insaturados? 18. Rellene las columnas faltantes del siguiente cuadro el cual contiene a los principales ácidos grasos Nombre Trivial Nombre Científico Número de Carbonos ¿Es saturado o insaturado? Oleico Butírico Caprílico Palmitoléico Araquídico Laurico Linoléico Araquidónico Miristico Página 90 de 172

Palmítico Linolénico Cerótico 19. El consumo excesivo de este tipo de ácidos grasos esta muy relacionado con problemas de aterosclerosis en la salud humana 20. Este tipo de ácidos grasos son muy abundantes en los aceites vegetales y marinos 21. ¿Qué es una instauración? 22. Mencione el nombre de algún ácido graso indispensable 23. ¿Qué tipos de ácidos grasos son susceptibles a los mecanismos de oxidación? 24. Este tipo de ácidos grasos así como de3 sus derivados se usan mucho como agentes emulsionantes ya que tienen una parte hidrófoba y otra hidrófila 25. ¿Qué son los triacilgliceridos? 26. ¿Qué son los fosfoglicéridos? 27. ¿Por qué son importantes biológicamente los fosfoglicéridos o fosfolípidos? 28. ¿Cuál es el principal uso que se le da a la lecitina en los alimentos? 29. ¿De dónde se obtiene comercialmente la lecitina? 30. ¿Estructuralmente cuál es la diferencia entre las grasas y las ceras? 31. ¿Naturalmente en dónde encontramos las ceras? 32. ¿Cuál es el esterol de origen animal más importante en la salud humana? 33. ¿Qué son los esteroles?


Sí

No

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TEMA 2 3. Reconocer los principales índices de calidad que caracterizan a las distintas grasas y aceites. 3.1.1. Identificar la utilidad e importancia de los distintos índices de calidad de las grasas y aceites. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Propiedades físicas y químicas de las grasas Existe un gran numero de análisis para evaluar las características físicas físicas y químicas de las grasas a lo que continuamente se añaden nuevos procedimientos, sobre todo instrumentales, que son más rápidos y exactos; sin embargo, los tradicionales empleados son de rutina en muchos laboratorios e industrias y se usan para llevar a cabo un control de calidad adecuado. Los resultados de estos análisis ofrecen mucha información sobre la naturaleza, el origen y el posible comportamiento de la grasa en diferentes condiciones de almacenamiento y procesamiento. A continuación se discuten los métodos más comunes.

Índices Índice de acidez Es el numero de miligramos de KOH necesarios para saponificar los ácidos grasos libres de una grasa y se expresa generalmente como porcentaje de ácidos grasos calculados en términos del ácido oleico. Índice de hidroxilo Es el peso en miligramos de KOH necesario para neutralizar el ácido acético que puede combinarse por acetilacion con 1 gramo de muestra. Indice de Polenske Es el numero de mililitros de KOH 0.1N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles insolubles en agua de 5 gramos de una masa. Indice de Reichert-Mesissl Es el numero de mililitros de NaOH 0.1N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles y solubles en agua de 5 gramos de grasa; se emplea para caracterizar las grasas lácteas ya que mide la cantidad de ácidos de menos de 12 átomos de carbono, abundante en la leche. Índice de saponificación es el peso en miligramos de KOH que se requiere para saponificar completamente 1 gramo de grasa; este índice es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los ácidos grasos. Índice de yodo Es el numero de gramos de yodo que reaccionan con 1 gramo de lípidos, y es una medida del promedio de insaturaciones que contienen los aceites y las grasas. Por tratarse de un análisis un poco empírico, debe hacerse en condiciones muy precisas para obtener resultados reproducibles; no ofrece información respecto de la distribución y localización de las dobles ligaduras, por lo que no se usa para determinar la composición y la naturaleza de la grasa. Este análisis se utiliza en la industria para conocer rápidamente el grado de insaturacion de un aceite antes de su hidrogenación.

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Otros análisis Temperatura o punto de fusión Solamente las grasas constituidas por muy pocas clases de triacilgliceridos tienen su temperatura de fusión bien definida. A medida que aumenta el numero de estos esteres, el punto de fusión se convierte verdaderamente en un intervalo de temperatura, ya que cada acilglicerido tiene el suyo propio. Valores de ISG de algunas grasas naturales Este es una constante física de cada Grasa Punto Valores de ISG grasa que es preciso conocer, sobre de todo en el caso de las que se fusión 21. emplean para elaborar alimentos; en (°C ) 10 1 26.7 33 37.8 la fabricación de chocolates se Mantequilla 36.1 32 12 9 3 0 requieren lípidos con un punto de Manteca de cacao 29.5 62 48 8 0 0 fusión ligeramente menor que la Aceite de coco 26.1 55 27 0 0 0 temperatura del cuerpo humano para que pueda derretirse suavemente en Manteca de cerdo 43.3 25 20 12 4 2 la boca en un intervalo de Aceite de palma 39.4 34 12 9 6 4 temperatura lo más pequeño posible. Aceite de semilla de palma Manteca de becerro

28.9 49 47.8 39

33 30

13 0 28 23

0 18

Temperatura de formación de humos o puntos de humo Es la temperatura a la cual se producen compuestos de descomposición en una cantidad suficiente para volverse visibles. Prueba del frío Se aplica fundamentalmente para determinar la eficiencia del proceso de hibernación. Se mantiene una muestra de aceite en un baño de hielo a O° C y se mide el tiempo que permanece transparente. Los triacilgliceridos de alto punto de fusión son los responsables de que el aceite se enturbie durante el enfriamiento; en caso de que el aceite se utilice en productos que requieran refrigeración, deberán eliminarse. En términos generales, si el aceite se mantiene transparente durante cinco horas y media, se considera de buena calidad. Determinación de la estabilidad de las grasas Existen varios tipos de análisis de grasas para predecir su estabilidad a la oxidación en el almacenamiento, entre los cuales los más comunes son: Método del oxigeno activo La muestra, de 30 g aproximadamente, se calienta a 100 C en un tubo de ensayo y se le hace pasar una corriente de aire a una velocidad controlada; se determina el índice de peróxido continuamente y el valor del oxigeno activo se expresa como el tiempo requerido para que la grasa alcance un índice de 100 mEq/kg. El valor Swift es el tiempo necesario para llegar a 20 mEq de índice de peróxido por kilogramo de muestra analizada. Método de la bomba de oxigeno El aceite se somete a una presión de oxigeno de 3.5 kg/cm en un recipiente metálico o “bomba” que se sumerge en agua en ebullición; al inciarse la oxidación se produce un consumo de oxigeno, lo que trae como consecuencia la caída de presión del gas. El resultado se expresa como el tiempo que tarda en reducirse la presión hasta 2 lb/in. Método de incubación en estufa Se coloca la muestra en un recipiente plano, el cual a su vez se pone en una estufa a temperatura constante (generalmente 65 °C) y se determina periódicamente su índice de peróxido o sus propiedades sensoriales; el tiempo necesario para llegar a un limite de rancidez establecido es el resultado de este análisis.

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Preguntas de discusión discusión del tema 2. 1. ¿Qué es el índice de ácidez? 2. ¿Para qué se emplea el índice de Reichert Messisl? 3. ¿Cómo se define el índice de saponificación? 4. ¿Para qué sirve el índice de yodo? 5. ¿Para qué servirá conocer la temperatura o punto de fusión de una grasa? 6. ¿Qué es el punto de humo de una grasa o aceite? 7. Mencione las tres pruebas más usadas para evaluar la estabilidad de las grasas o aceites?


Sí

No

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TEMA 3 4. Ilustrar los procesos de obtención de grasas y aceites para su uso en alimentos. 4.1.1. Elaborar una grasa o aceite a partir de sus respectivas materias primas. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Manufactura de grasas y aceites y procesos de modificación Las grasas y los aceites de uso comercial en alimentos provienen de diversas fuentes, unas más tradicionales que otras, pero existen muchas materias primas de donde se pueden extraer estos lípidos. Limpieza Descascarillado Trituración Extracción

Destilación

Aceite crudo

Harina

Recuperación de solovente

Las grasas provienen de los animales sacrificados, cuyo tejido se somete a un proceso térmico para romper las células y liberar su contenido. Los aceites vegetales se producen a partir de las semillas oleaginosas, por prensado o con diferentes disolventes como el hexano, o por una combinación de ambos.

Desolventización

Procesos de modificación de grasas y aceites Desgomado Los aceites que se obtienen Lecitina comercialmente mediante los procesos ya descritos pueden Neutralización Pastas jabobonsas someterse a ciertas transformaciones químicas Decoloración que modifican sus propiedades originales en Desodorización otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de alimentos; en algunos se Hibernación requiere que los lípidos tengan una cierta tendencia a la Aceite refinado cristalización, en otros, un Figura 17 . Obtención industrial del aceite de soya. determinado punto de fusión, ciertas propiedades de untuosidad, y así sucesivamente. Algunas de las modificaciones más importantes son la hidrogenación, la transesterifi transesterificación cación y el fraccionamiento. Actualmente se han desarrollado lípidos que resisten la oxidación y la hidrólisis, y que pueden permanecer líquidos o sólidos en un cierto intervalo de temperatura; estos se usan en el freído de papas y el tostado de cacahuates, en aderezos, como agentes acarreadores de sabores y vitaminas, etc. Debido a la escasez y lo alto del precio del cacao, también se han Derivados proteinicos

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elaborado sustitutos de la grasa de esta semilla; por ejemplo, las margaritas y muchos productos similares se han fabricado gracias a estas tecnologías.

Hidrogenación Mediante este proceso, que fue desarrollado a principios de este siglo en Europa y que desde entonces se ha difundido ampliamente en todo el mundo, se transforman los aceites líquidos en semisólidos, mas fácilmente manejables y con una vida de anaquel mas larga. Al de soya que es el aceite que más se emplea como materia prima, pues contiene un alta proporción de ácidos grasos insaturados, como el linoleico, que lo hacen muy susceptible a la oxidación, la hidrogenación lo convierte en margarina que puede conservarse por periodos muy largos. Durante la hidrogenación los ácidos grasos insaturados están sujetos fundamentalmente a tres transformaciones químicas: a) la saturación de una proporción determinada de las dobles ligaduras; b) la isomerizacion cis-trans de otra parte de dichos ácidos, y c) la isomerizacion iso merizacion posicional de algunas insaturaciones, que se lleva a cabo en menor intensidad que los otros dos cambios. Este proceso se puede efectuar en sistemas continuos, pero comúnmente se emplean los de lote (batch). El reactor se carga con el aceite y se le añade de 0.03 a 0.10% de catalizador; se calienta a una temperatura que va desde 140 hasta 225 C y se inyecta hidrogeno gaseoso a una presión de 1 a 4 atmósferas (15 a 60 lb/in2); se agita continuamente para homogeneizar el catalizador en el liquido y ayudar a disolver mayor cantidad del gas. En resumen, la reacción sucede en un sistema trifásico: el catalizador sólido, los tricilgliceridos líquidos y él hidrogeno gaseoso con una solubilidad limitada.

Transesterificación Junto con la hidrogenación, el proceso de transesterificacion es de los mas empleados para modificar los lípidos y así lograr las propiedades físicas, químicas y de estabilidad deseadas en las grasas y los aceites empleados en la industria alimentaria; es parte de un grupo de tres mecanismos conocidos como interesterificacion, que implica la movilización de los radicales acilo de los acilgliceridos; uno de ellos es la acidolisis, que se efectúa entre un ester y un ácido; el otro es la alcoholisis que se lleva a cabo entre grasas y alcoholes, y que se emplea en la producción de mono y diacilgliceridos al hacer reaccionar triagliceridoss con glicerina: triaglicerido Este proceso se emplea en la elaboración de un gran numero de grasas, principalmente la de cerdo, en la que el elevado contenido de ácido palmitico palmitico se concentra en la posición posición 2 provoca la formación de cristales cristales  indeseables, de tamaño grande que causan una textura arenosa poco aceptable por el consumidor y que se conoce como “granado”. Fraccionamiento Como su nombre lo indica, este proceso consiste en la separación, mediante algún método físico, de dos o más fracciones de un lípido. Este fraccionamiento de las grasas se efectúa mediante la adición de disolventes o con la ayuda de agentes tensioactivos; el principio es un enfriamiento controlado y una separación de los cristales, como ya fue descrito en el proceso de hibernación. Con este sistema se obtienen, a partir de aceites de palma y de soya, productos como oleina, estearina y otros, que han sido utilizado como sustitutos de grasas más costosas, como la de cacao.

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Preguntas de discusión discusión del tema 3. 1. ¿Generalmente de dónde se obtienen comercialmente las grasas? 2. ¿Generalmente de dónde se obtienen comercialmente los aceites? 3. Mencione qué tipo de solventes se usa en la obtención de aceites 4. ¿Qué se extrae durante el desgomada de un aceite crudo? 5. ¿A qué se le llama hibernación dentro de la obtención de aceites? 6. ¿Cómo se llama el proceso de modificación del aceite a través del cual se obtiene margarina? 7. ¿Qué aceite se usa en la fabricación de margarina y por qué? 8. ¿Qué es la transesterifinación? 9. ¿Para qué se utiliza el fraccionamiento de las grasas?


Sí

No

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PRACTICA 12 EXTRACCIÓN DE LÍPIDOS DE UN ALIMENTO OBJETIVO: Elaborar una grasa o aceite a partir de sus respectivas materias primas. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 1 1 1 1 1 1 200 ml

Base o tapa de caja de Petri Pinzas para crisol Equipo Soxhlet Parrilla de calentamiento Desecador Estufa Balanza analítica Éter de petróleo (con punto de ebullición 40 a 60 C)

METODOLOGÍA: Colocar el matraz del equipo Soxhlet en la estufa hasta peso transferirlo a un desecador, enfriar y pesarlo. Pesar de 10 a 15 gramos de muestra (debidamente picada) en una de caja petri y secar en estufa 6 horas a 100-105 C; o 1.5 horas a Vaciar la muestra en el extractor del equipo soxhlet y extraer la durante 4 horas, si la condensación es de 5 o 6 gotas / segundo o horas si es de 2 a 3 gotas / segundo. Evaporar el éter de petróleo en el matraz con precaución, secar en la estufa a 100 C durante 30 enfriar en desecador y pesar.

Redacte brevemente sus observaciones realizadas durante la

constante, base o tapa 125 C. muestra durante 16 contenido minutos,

Equipo Soxhlet

práctica

Anote los datos obtenidos durante el desarrollo de la práctica.

Método de Soxhlet Peso de matraz con grasa (W1) Peso del matraz sólo (W2) Peso de la muestra (W)

g g g

Realice los cálculos considerando la siguiente fórmula

% de gra grasacruda sacruda = W 1 – W 2 100 W


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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 4 5. Analizar las principales reacciones que protagonizan los lípidos en los alimentos. 5.1.1. Explicar la rancidez hidrolítica y oxidativa que sufren los lípidos en los alimentos. 5.2.1. Predecir las alteraciones en las propiedades y características de los alimentos ocasionadas por las reacciones de rancidez hidrolítica y oxidativa. 5.3.1. Realizar las principales pruebas de laboratorio que determinan los principales índices. 5.3.2. Determinar el nivel de deterioro de los lípidos contenidos en un alimento Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Reacciones químicas principales que suceden en los lípidos Las grasas y los aceites pueden sufrir diferentes transformaciones transformaciones que además de reducir el valor valor nutritivo del alimento producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables; esto se debe a que el enlace éster de los acilgliceridos es susceptible susceptible a la hidrólisis química y enzimática, enzimática, y a que los ácidos grasos insaturados son son sensibles a reacciones de oxidación. El grado de deterioro depende del tipo de grasa o de aceite; en termino generales, lo que más fácilmente se afectan son los de origen marino, seguidos por los aceites vegetales y finalmente por las grasas animales. El termino rancidez se usa para describir los diferentes mecanismos a través de los cuales se alteran los lípidos y se han dividido en dos grupos: lipólisis o rancidez hidrolítica y autoxidación o rancidez oxidativa; la primera se debe básicamente a la acción de las lipasas que liberan ácidos grasos de los triacilgliceridos, mientras que la segunda se refiere a la acción del oxigeno y de las lipoxigenasas lipoxigenasas sobre las insaturaciones de las ácidos grasos. Existe una tercera forma de deterioro que se produce por un fenómeno llamado reversión, cuyo mecanismo es poco conocido; a pesar de que se presenta en algunos lípidos cuando se almacenan en ciertas condiciones, tiene menos importancia que los dos anteriores. A continuación se discuten los principales aspectos de los tres mecanismo de alteración de las grasas y de los aceites.

Lipólisis Mediante esta reacción, catalizada por las enzimas lipoliticas llamadas lipasas (EC3.1.1.3), y en ciertas condiciones, por efecto de las altas temperaturas, se liberan ácidos grasos de los triacilgliceridos y de los fosfolípidos. Durante la extracción industrial del aceite de soya, el primer paso es triturar la semilla con lo cual se favorece la acción de estas enzimas: se hidroliza el enlace éster, se producen ácidos grasos libres y se incrementa el índice de acidez; dichos ácidos grasos libres deben eliminarse en la refinación, ya que de otra manera pueden provocar muchos problemas. En el caso de los aceites vegetales (soya, cacahuate, maíz, etc.), los ácidos grasos liberados por la lipasa son de más de 14 átomos de carbono, poco volátiles y por lo tanto no se perciben por el olfato; su presencia solo se puede advertir mediante la determinación del índice de acidez y de otras características. Sin embargo, en la leche, los ácidos grasos generados por su correspondiente lipasa son de cadena corta (butirico, caproico, caprilico y laurico), mas volatiles, con olores peculiares y responsables del deterioro sensorial de estos productos; en este caso, la lipólisis también recibe el nombre de rancidez hidrolítica, ya que se percibe olfativamente. Aunque en este caso la Página 100 de 172

lipólisis es indeseable, en algunos quesos es totalmente deseable y hasta se añaden lipasas microbianas o algunos microorganismos con fuerte actividad lipolítica. En la carne y el pescado congelados congelados ocurren diversos cambios cambios que provocan la generación generación de olores indeseables y que provienen no solo de la oxidación oxidación de la grasa sino también de la lipólisis. lipólisis.

Autoxidación Esta transformación es una de las más comunes de los alimentos que contienen grasas y otras sustancias insaturadas; consiste principalmente en la oxidación de los ácidos grasos con dobles ligaduras, pero se llega a efectuar con otras sustancias de interés biológico, como la vitamina A. Recibe el nombre de auto oxidación pues es un mecanismo que genera compuestos que a su vez mantienen y aceleran la reacción; entre los productos sintetizados se encuentran algunos de peso molecular bajo que le confieren el olor característico a las grasas oxidadas, y otros cuya toxicidad todavía esta en estudio. La auto oxidación se favorece a medida que se incrementa la concentración de ácidos grasos insaturados (o el indice de yodo). Lo mismo que sucede con otras transformaciones químicas, las altas temperaturas aceleran la autoxidación especialmente por encima de 60°C, de tal manera que la velocidad se duplica por cada 15 °C de aumento; cabe aclarar que la refrigeración y aun la congelación no necesariamente la inhiben ya que la presencia de catalizadores y la disponibilidad de los reactivos puede provocar que se lleve a cabo en estas condiciones. El cobre y el hierro inician inician esta transformación en concentraciones concentraciones menores de 1 ppm, por lo que es muy importante evitar todo contacto con recipientes o equipo elaborado con estos metales; el primero tiene mas especificidad para catalizar la oxidación de las grasas lacteas, y el segundo para los aceites aceites vegetales. Los ácidos grasos libres solubilizan solubilizan estos iones y facilitan su acción catalizadora pues provocan un mayor contacto con el lípido. En este sentido, y como se indico al revisar la lipólisis, dichos ácidos grasos provenientes de la hidrólisis de los triacilgliceridos son mas susceptibles a la oxidación que cuando se encuentran como ésteres. Se ha comprobado que el aceite de soya contiene de 0 .05 a 0.7% de los ácidos estearico, oleico, linoleico, y linolenico en estado libre que actúan como prooxidantes; también se ha identificado una fracción del monoglicerido a-monolinoleina que en concentración de 0.01% acelera igualmente la autoxidación. Los peróxidos provenientes de grasas oxidadas también producen esta reacción, por lo que no es conveniente mezclar estas grasas con otras frescas; la energía radiante del ultravioleta es también un importante agente que favorece estos cambios. La actividad acuosa desempeña un papel muy importante en la velocidad velocidad de la autoxidación; se considera que a valores de aw de aproximadamente 0.4 existe la capa monomolecular BET que actúa como filtro y no deja pasar oxigeno hacia las partes internas donde están los lípidos; a aw < se pierde dicha capa protectora y la oxidación se acelera; cuando a se encuentra entre 0.4 y 0.8 se favorece la reacción debido a que se incrementa la movilidad de los reactivos, se solubilizan los metales catalizadores y se exponen nuevas superficies del alimento por el aumento de volumen causado por la hidratación. Finalmente, a valores de aw > 0.8, la oxidación se inhibe por efecto efecto de la hidratación y dilución de los metales metales y, en ciertos casos, por su precipitación como hidróxidos. Estos son los principales parámetros que propician esta transformación, aunque existen otros, como es el caso de los sulfitos, cuya oxidación favorece la de los lípidos. Se puede observar que son muchos factores que aceleran esta reacción y que combinadamente tienen un efecto intenso. Se conoce que su mecanismo funciona a través de la producción de radicales libres y que tiene un gran numero de derroteros; sin embargo, para efectos didácticos se considera que se lleva a cabo en tres etapas; iniciación, propagación y terminación. Como se observa en el cuadro anterior, la etapa de propagación genera hidroperoxidos, que por ser muy reactivos, propician otras transformaciones, como su ruptura y la consecuente producción de nuevos radicales, que alimentan la reacción, su intera Mecanismo de oxidación de lípidos cción con Iniciación RH --------------------------------------  R* + H* Radical libre otras molé Propagación R + O2 --------------------------------------  ROO* Radical hidroperoxido culas, ROO* + RH -------------------------------------- R* + ROOH Hidroperoxido etc; Todo s Terminación R* + R* --------------------------------------  RR Compuestos muy estables estos R* + ROO* -------------------------------------- ROOR meca ROO* + ROOR + -------------------------------------- ROOR + O2 nism os RO* + R* --------------------------------------  ROR gener 2 RO* + 2 ROO* -------------------------------------- 2 ROOR + O2 Página 101 de 172

an compuestos como hexanal, heptanal, octanal, nonanal, undecanal, 2-nonenal, 2-decenal, 2-undecenal, 3-hexenal, 4decenal, 2,3-nonadienal, 2,4- decadienal, 1-buten-3-ona, y muchos otros que son los responsables de los olores típicos de las grasas que han sufrido la reacción de autoxidación. Además de la autoxidación, los ácidos grasos, saturados o insaturados, pueden sufrir reacciones de descomposición cuando se someten a temperaturas elevadas, en presencia presencia o en ausencia de oxigeno. La degradación de los saturados con oxigeno implica la formación de monohidroxiperoxidos, cuya ruptura produce sustancias de peso molecular bajo, responsables de ciertos olores característicos; algunas de estas son semejantes a las que se identifican en las reacciones de oxidación. Por otra parte, el calentamiento a mas de 200 C de tragliceridós que solo contienen ácidos grasos saturados, y en ausencia de oxigeno, provoca la ruptura de los esteres y la formación de compuestos como etonas, hidroburos, aldehidos, acroleina, monoxido y dioxido de carbono, etcétera.

Antioxidantes Existen muchas sustancias que se encuentran naturalmente en los alimentos, o que se producen durante su procesamiento, que tienen la capacidad de evitar o reducir la intensidad de las reacciones de oxidación. El grupo de los tocoferoles, o vitamina E, presenta esta propiedad, con la peculiaridad de que su poder antioxidante es inverso al de su función biológica; estos, junto con la lecitina, integran los antioxidantes naturales mas importantes que se encuentran en los lípidos, pero que se pierden durante la refinación de los aceites comestibles. Cabe indicar que la lecitina, por contener ácidos grasos altamente insaturados, llega a funcionar como prooxidante cuando esta en concentraciones elevadas. Existen dos categorías fundamentales de compuestos que se utilizan para evitar el deterioro oxidativo de los lípidos: los donadores de protones y los secuestradores. Entre los primeros están el butihidroxianisol (BHA), el butihidroxitolieno (BHT), la tertubilihidroxiquinona (TBHQ) y el galato de propilo; estos no detienen la formación de los radicales que se generan en la oxidación, sino que al Antioxidantes empleados en alimentos reaccionar con ellos los estabiliza y se producen radicales del antioxidante que Butilhidroxianisol (BHA) Goma o resina de guayaco son menos activos. Es decir, se Butilhidroxitoluenoo (BHT) Butilhidroxitoluen 2, 4, 5 – Trihidroxibutiro Trihidroxibutirofenona fenona consumen en la reacción y por lo tanto Galato de propilo 4 – Hidroximetil 2, 6 - diterbutifenol la estabilidad del lípido siempre va a Butilhidroxiquinona Butilhidroxiquino na (BHQ) Ac. tiodipropionico depender de la cantidad residual de Tocoferoles Tiodiproponatos aditivo que contenga. Estos compuestos contienen Lecitina Terbutilhidroxiquinona Terbutilhidroxiqui nona (TBHQ) una o mas funciones hidroxilo y actúan en los pasos de iniciación y propagación de la oxidación. Es muy importante considerar que muchos de ellos actúan como prooxidantes cuando se encuentran en concentraciones elevadas y entonces su efecto se vuelve dañino; esto se ha observado principalmente con el -tocoferol y con la lecitina. Además, también se ha comprobado que el ácido ascorbico, en presencia de metales de transición, ejerce igualmente una acción prooxidante. Entre todos los antioxidantes, el BHA y el BHT, ambos liposolubles, son los que más se emplean. Por su parte, el BHT tiene una DL oral para ratones de 1.04 g/Kg., pero el organismo humano lo absorbe en pequeñas cantidades; en los últimos años han publicado diversos trabajos que demuestran su efecto tóxico, por lo que algunos países están considerando si lo siguen empleando o no.

Potencia. Cada uno de ellos presenta una capacidad o potencia para inhibir la rancidez. Solubilidad. Para que cumplan con su función, los antioxidantes se deben solubilizar adecuadamente en la fase lipidica, ya que de otra manera no podrían actuar sobre los radicales libres. La solubilidad y la distribución homogénea del antioxidante es muy importante: en ocasiones, aunque se adicione se inicia la autoxidación en los sitios internos del alimento que carecen del aditivo por una deficiente homogeneización. La mayoría de los antioxidantes se usan en una concentración menor de 200 ppm, situación que es complicada, ya que resulta difícil solubilizar y distribuir esta fracción tan pequeña en un aceite puro, o más aun, en un alimento con una composición muy compleja. Tendencia a la coloración . En determinadas circunstancias, los antioxidantes llegan a producir compuestos coloridos indeseables en los alimentos. El caso del galato de propilo es ejemplo de ello. Este compuesto, en presencia de Página 102 de 172

concentraciones muy bajas de hierro, produce un complejo azul-negro en una reacción tan sensible que se lleva a cabo con el hierro de la mioglobina de la carne en los embutidos.

Adición fuera de tiempo . Es muy importante recordar que la acción de los antioxidantes es preventiva, ya que no tienen efecto en las grasas oxidadas; por esta razón, se deben añadir antes de que aparezcan los primeros indicios de la autoxidación. pH del alimento . En general, los antioxidantes fenólicos tienen mas carácter ácido que básico, por lo que son más compatibles en productos con pH menor de 7; algunos, como el galato de propilo, se inactivan en condiciones alcalinas como ocurre en las mantecas usadas en la panificación, que son de naturaleza alcalina; sin embargo, en estas condiciones las mezclas de BHA y BHT son más estable. Temperatura del proceso. Cada antioxidante tiene una temperatura a la que se volatiliza, lo cual es preciso tomar muy en cuenta si se emplea en aceites para freír, pues esta operación se lleva a cabo entre 180 y 220 C; si por efecto de la alta temperatura se pierde el antioxidante, ocurre que el lípido se vuelve más susceptible a la oxidación. Modo de aplicación. La aplicación del antioxidante, según el alimento o la función que se requiera de él, se hace de alguna de las siguientes maneras. a) Adición directa. El antioxidante o la mezcla de ellos en forma del polvo o liquido se incorpora a la grasa o al aceite directamente por medio de un sistema mecánico para homogeneizarlo en el seno del producto. b) Adición por aspersión. Este sistema se emplea para productos de forma irregular y de tamaño variable, en cuya superficie se puede producir la rancidez, como es el caso de las nueces; de esta manera se adiciona el mínimo requerido de antioxidante sin alterar las característi características cas sensoriales del alimento. c) Uso de acarreadores. En ocasiones se emplea un componente de los alimentos para incorporar el antioxidante como ocurre cuando se disuelve en los condimentos y las especias que deben ser homogeneizados en los productos cárnicos. En otros casos, se mezcla con la sal común que se aplica en la superficie de las galletas. Los antioxidantes también se usan mezclados con alguna goma, o con un emulsionante, de manera que se pueden utilizar en el exterior de los alimentos muy húmedos, como las carnes. d) Materiales de empaque. Muchos alimentos se conservan mejor cuando su envase esta tratado con algún antioxidante, ya que puede emigrar hacia el producto, o inhibir la autoxidación en caso de que la grasa se vaya al envase.

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Preguntas de discusión discusión del tema 4. 1. ¿Cuáles son los tipos de grasas o aceites más y menos susceptibles al deterioro? 2. Mencione los dos tipos de rancidez que sufren los lípidos 3. ¿Qué es la lipólisis? 4. Mencione un ejemplo relacionado con los alimentos en el cual la lipólisis es deseable 5. Mencione un ejemplo relacionado con los alimentos en el cual la lipólisis es indeseable 6. Este tipo de reacciones de deterioro se da principalmente en sustancias lipídicas insaturadas 7. Mencione cinco factores que favorezcan o provoquen la autoxidación de los lípidos insaturados 8. Mencione las tres principales etapas a través de las cuales se lleva a cabo la autoxidación 9. ¿Qué son y para qué sirven los antioxidantes? 10. Mencione las dos principales categorías de antioxidacntes 11. ¿Qué significan las siguientes siglas: BHA, BHT y TBHQ? 12. Mencione los 7 aspectos que deben considerarse al emplear cualquier antioxidante en un alimento 13. ¿Generalmente cómo se aplican los antioxidantes? (mencione las principales 4 formas?


Sí

No

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PRACTICA 13 DETERMINACIÓN DE LOS INDICES DE CALIDAD DE GRASAS Y ACEITES (INDICE DE ACIDEZ Y PERÓXIDO) OBJETIVO: Realizar las principales pruebas de laboratorio que determinan los principales índices y determinar el nivel de deterioro de los lípidos en un alimento. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Matraz Erlen Meyer de 250 ml Probeta de 100 ml Bureta de 25 ml Pinzas para bureta Soporte universal Vaso de precipitados de 100ml Tapones de hule para matraz Erlen meyer Pipeta graduada de 1 ml Pipeta graduada de 10 ml Perilla de succión Balanza analítica Parrilla de calentamiento Alcohol etílico neutralizado caliente Solución alcohólica de fonolftaleína Solución de Hidróxido de Potasio 0.1N Disolvente cloroformo-ácido acético Solución de yoduro de potasio saturada Agua destilada Solución de almidón Solución de tíosulfato de sodio 0.01N

Cantidad requerida por equipo de trabajo 4 1 1 1 1 1 4 1 1

200 ml 1 ml 40 ml 120 ml 2.5 ml 200 ml 2.5 ml 40 ml

METODOLOGÍA: Índice de acidez 1. Pesar 5 g de muestra en un matraz Erlenmeyer 2. Añadir 50 ml de alcohol neutralizado y caliente 3. Adicionar 5 gotas de fenolftaleína 4. Titular con la solución de Hidróxido de Potasio 0.1N 5. Detener la titulación cuando se observe un cambio de color de blanco a rosa, el cual debe persistir por al menos 30 segundos. Cálculos

% de Acidos Grasos Libres Como ac. oleico

=

(V)(N)(28.2) W

V= Volumen gastado de la solución de Hidróxido de potasio (L) N= Normalidad de la solución de Hidróxido de potasio W= Peso de la muestra (g)

Índice de Peróxido 1. Pesar una muestra de 5 g de en un matraz Erlen meyer de 250 ml con tapo de hule. 2. Añadir 30 ml del disolvente cloroformo-ácido acético. Página 105 de 172

3. Agitar por rotación para disolver perfectamente la muestra 4. Añadir 0.5 ml de solución de yoduro y oduro de potasio saturada. 5. Esperar exactamente un minuto, agitando de vez en cuando. 6. Añadir 30 ml de agua destilada 7. Adiciónese 0.5 ml de solución de almidón. 8. Titular el yodo liberado con la solución de tíosulfato de sodio 0.01N, dejando caer esta dilución gota a gota mientras se agita vigorosamente hasta la total desaparición del color azul. Cálculos

Miliequivalente de peróxidos por kg de lipido (mEq/kg )

=

(V)(N)(1000) W

V= Volumen gastado de la solución de Tiosulfato de sodio (ml) N= Normalidad de la soluciónde Tiosulfato de sodio W= Peso de la muestra


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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 5 6. Establecer los tipos de grasas o aceites adecuados acorde a las propiedades sensoriales, funcionales y nutricionales del producto a elaborar en una industria alimentaria. 6.1.1. Identificar las principales grasas y aceites usadas en la industria alimentaria según sus propiedades y características. 6.2.1. Justificar el uso de un tipo de grasas o aceite en la elaboración de distintos productos alimenticios. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Importancia funcional y nutricional de los lípidos en los alimentos Las grasas y los aceites procesados pueden tener propiedades nutricionales diferentes a la materia prima de donde provienen; existen cambios químicos inducidos o provocados por las diferentes etapas a las que se someten durante la obtención comercial, lo que trae como co mo consecuencia una modificación desde el punto de vista de la nutrición. En forma natural, los ácidos grasos insaturados tienen una configuración cis que puede cambiar a trans durante la hidrogenación; existe mucha controversia sobre los efectos biológicos que el consumo de estos últimos causan en el organismo humano. Cuando una grasa o un aceite se usan continuamente para el freído de los alimentos, sufren transformaciones que alteran sus propiedades físicas y químicas, que además generan compuestos cuya toxicidad esta en estudio. En este proceso se alcanzan temperaturas hasta de 190 C y se favorece la mezcla del lípido con la humedad del alimento y con el oxigeno del aire; estas condiciones propician cambios oxidativos y de degradación térmica. La administración de una concentración alta de grasas oxidadas a los animales de laboratorio causa problemas en el hígado, o hepatomegalia, junto con diarrea y perdidas de peso y de apetito; en casos de consumo prolongado se ha observado cáncer y la muerte de los animales. Se ha estudiado la mutagenicidad de las grasas oxidadas y se ha visto que la formación de los compuestos dañinos depende de las condiciones en que se efectúa el freído. Cabe indicar que en esta transformación se generan diversos compuestos aromáticos policiclicos derivados del antraceno, tales como el 3,4-benzopireno, el metilcolantreno y el 1,2,5,6-dibenzantraceno, todos ellos agentes carcinogenos conocidos.

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Preguntas de discusión discusión del tema 5. 1. El uso continuo de una grasa o aceite por freído qué tipo de problemas a la salud humana puede provocar 2.

Mencione al menos dos compuestos tóxicos que se generen durante el freído de alimentos


Sí

No

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UNIDAD 4 PROTEÍNAS INTRODUCCIÓN

Las proteínas son un grupo de constituyentes de los alimentos que a través de la historia del hombre se han considerado parte fundamental en los alimentos y por ende en la alimentación del hombre. Lo anterior se estableció principalmente debido a su relación con la nutrición y desarrollo del hombre a lo largo de las distintas etapas de su vida. Por todo ello en el transcurso de esta unidad revisaremos la importancia funcional, estructural y nutricional de estos compuestos en el hombre, así mismo abordaremos sobre la estructura química y clasificación de sus principales monómeros que las forman y que son los aminiácidos, hablaremos de la conformación de estos aminoácidos como proteínas, su ordenamiento estructural y de los factores que alteran dicho ordenamiento (desnaturalización). Se discutirá bajo que circunstancias la desnaturalización de las proteínas es perjudicial y en qué situación puede aprovecharse. Finalmente se analizará la calidad y cantidad de estos compuestos en los alimentos y disponibilidad en fuentes convencionales y no convencionales de ellas. Esta unidad esta integrada de seis objetivos de aprendizaje que le permitirán al alumno comprender las características, funciones e interrelaciones que presenten las proteínas en los alimentos y el porqué deben ser siempre consideradas como parte esencial en la alimentación. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

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1. Definir la importancia funcional, estructural y nutricional de las proteínas y enzimas en los alimentos. 2. Reconocer la estructura y clasificación de los aminoácidos y proteínas presentes en los alimentos. 3. Ilustrar el proceso de desnaturalización de las proteínas y su efecto en los alimentos. 4. Identificar las principales propiedades funcionales de las proteínas dentro de los sistemas alimenticios 5. Analizar el contenido de proteínas en diversos alimentos. 6. Reconocer las principales fuentes convencionales de y no convencionales de proteínas con posibilidad de uso en alimentos. 7. Identificar los principales tipos de enzimas según su clase y tipo de actividad. 8. Establecer las condiciones necesarias para la in activación de enzimas. 9. Ilustrar los principales usos de las enzimas en los procesos alimentarios. Página 110 de 172

TEMA 1 1. Definir la importancia funcional, estructural y nutricional de las proteínas y enzimas en los alimentos. 1.1.1. Reconocer las proteínas del resto de los compuestos que constituyen los alimentos. 1.2.1. Identificar los principales alimentos con contenidos importantes de proteínas. 1.3.1. Reconocer la aportación nutricional, estructural y funcional de las proteínas en la salud humana y en las cualidades de los alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Proteínas y Enzimas Debido a su escasez y a la importancia que tienen como nutrimento. estos compuestos se han convertido actualmente en el principal foco de atención de la mayoría de los tecnólogos de alimentos en el mundo; a pesar de existir una gran cantidad en nitrógeno en la Tierra, éste se encuentra en forma elemental en la atmósfera y no es aprovechable para llenar las necesidades biológicas del ser humano, ya que para la síntesis de sus proteínas. de ácidos nucleicos y de otras sustancias nitrogenadas de gran interés sólo utiliza el nitrógeno orgánico proveniente de los polipéptidos que obtiene de su dieta. Por lo contrario, los vegetales pueden producir estos nutrimentos a partir de moléculas sencillas, como nitrógeno inorgánico, agua y anhídrido carbónico. La gran importancia que tienen las proteínas esta incluso implícita en su nombre que deriva del griego y que significa “ser primero”.

Conocer la importancia del papel de las proteínas y aminoácidos y enzimas en los alimentos Las proteínas desempeñan funciones biológicas en el organismo humano, entre las que se cuenta principalmente la regeneración y la formación de tejidos, la síntesis de enzimas, anticuerpos y hormonas, y como constituyente de la sangre, entre otras; forman parte del tejido conectivo y muscular de los animales y de otros sistemas regidos estructurales. Los órganos del hombre están compuestos fundamentalmente por proteínas y se calcula que existen aproximadamente 5 millones de tipos con propiedades con características muy específicas. Los alimentos ricos en estas macromoléculas, como la carne, la leche y el huevo son escasos en la mayoría de los países en vías de desarrollo y además por ser los más costosos de producir son los más difíciles de adquirir. adquirir. Debido al alto índice de crecimiento demográfico, varios países realizan investigaciones sobre el uso de proteínas no convencionales para el consumo humano con el fin de poder satisfacer las necesidades de este nutrimento en las poblaciones de pocos recursos. No sólo es necesario producir más alimentos ricos en toda clase de alimentos ricos en toda clase de nutrimentos: hay que cuidar, almacenar, procesar, etc., los que actualmente se tienen: esta razón. Es indispensable conocer todas las posibles rutas de modificación, tanto positiva como negativa que sufren en especial las proteínas, para obtener mayores beneficios ellas.

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Preguntas de discusión discusión del tema 1. 1. ¿Qué significa el término proteínas? 2. ¿Cuál es el elemento químico característico de las proteínas? 3. Mencione al menos 5 funciones biológicas de las proteínas en nuestro cuerpo 4. Mencione al menos 5 alimentos que sean una fuente importante de proteínas


Sí

No

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TEMA 2 2. Reconocer la estructura y clasificación de los aminoácidos y proteínas presentes en los alimentos. 2.1.1. Identificar la abreviaturas y estructura de los principales aminoácidos esenciales y no esenciales que constituyen las proteínas. 2.2.1. Explicar en forma general la síntesis de proteínas y el enlace peptídico. 2.3.1. Describir los cuatro niveles de ordenamiento estructural de las proteínas. 2.4.1. Reconocer los principales tipos de proteínas según su ordenamiento estructural. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Clasificación y estructura de los aminoácidos Los aminoácidos Como su nombre lo indica, estos compuestos se caracterizan por tener en su molécula un grupo amino y un ácido carboxílico, de los cuales se conocen más de 140 que se encuentran en distintos tejidos de origen animal y vegetal, así como en los microorganismos. De todos estos, solo 20 funcionan como monómeros monó meros o constituyentes básicos de las proteínas y que por lo tanto, son de nuestro interés. Los aminoácidos que intervienen en la síntesis de proteínas son de la configuración L. mientras que los D generalmente sólo sirven como fuente energética éstos se encuentran las mezclas racémicas de aminoácidos sintetizado químicamente, y en forma natural como parte constitutiva de ciertos antibióticos. La unión de los 20 a-aminoácidos indicados en el cuadro siguiente da origen a la Figura 20. Estructura general de los integración de todas las proteínas conocidas: por ejemplo, una proteína que contenga 100 aminoácidos alcanza hasta 20100 diferentes combinaciones; sin embargo no existe un número tan grande de proteínas ya que la ordenación de los monómeros no es al azar. Cada sistema biológico contiene un grupo determinado y específico de estos polímeros con una secuencia de aminoácidos establecida genéticamente, por lo que un ligero cambio puede provocar grandes alteraciones. Esto se puede ver claramente en la anemia de células falciformes que se presenta normalmente en la raza negra y que se debe a un cambio de una molécula de ácido glutámico en posición 6 de las cadenas de hemoglobina, por una valina o lisina: esta pequeña diferencia trae consigo problemas que pueden ser muy graves, como la hemólisis o rompimiento de los glóbulos rojos.

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Las proteínas Estas macromoléculas son el resultado de la polimerización, mediante enlaces-peptídicos de los 20 aminoácidos ya indicados; por esta razón, todas sus propiedades nutritivas y sus características físicas y químicas dependen completamente del tipo, de la concentración y de la secuencia de unión de los monómeros constituyentes. Dos proteínas podrán estar Página 115 de 172

integradas por aminoácidos iguales y en concentraciones semejantes, pero si el orden en que se encuentran éstos es diferente, los polímeros muestran propiedades muy distintas. Desde el punto de vista de la nutrición, las proteínas desempeñan un papel por demás importante y ésta es la razón fundamental por la cual se estudian. el técnico debe procurar que estos nutrimentos, tan escasos en los países en desarrollo, lleguen al consumidor con una calidad óptima. Las proteínas, indispensables para el bienestar de cualquier individuo, en algunos casos pueden resultar muy tóxicas, como las toxinas de ciertos microorganismos, y en otros pueden provocar hipersensibilidad y alergia en ciertos individuos que las consumen; por ejemplo la B-Iactoglobulina de la leche Y la ovoalbúmina del huevo. Las proteínas son responsables en gran medida de la textura y de las características reológicas reológicas de muchos alimentos, y las alteraciones indeseables físicas o químicas que estos sufren dan como resultado una calidad sensorial Y nutricional pobre que lleva consigo el rechazo del producto.

Clasificación de las proteínas Clasificación Existen diversos métodos para clasificar las proteínas, pero los principales se basan en cuatro criterios fundamentales: composición, forma, solubilidad y funciona biológica; cabe indicar que estos cuatro parámetros no son excluyentes, ya que se puede dar el caso de que un polímero llegue a estar incluido en todos. Composición Estas macromoléculas pueden ser simples (homoproteínas) y conjugadas (heteroproteínas); las primeras, como la insulina, están compuestas exclusivamente de aminoácidos y si hidrólisis total solo produce una mezcla de éstos. Por su parte, las conjugadas tiene además una fracción no proteínica llamada grupo prostético, en esta categoría están las metaloproteínas, las glucoproteínas, las fosfoproteínas, las lipoproteínas y .las nucleoproteínas. Forma. Todas las proteínas hasta ahora mencionadas también se pueden clasificar por su forma en globulares y fibrosas en el primer caso presentan una estructura esférica por el desdoblamiento de su cadena, de tal manera que integran un modelo tridimensional redondo; en esta categoría se encuentra la mayoría de las enzimas y de los polipéptidos en reserva del tejido vegetal. Las fibrosas son aquellas que le proporcionan rigidez a los tejidos y se caracterizan por estar constituidas por varias cadenas de polímeros unidas a lo largo de un eje recto común, esta integración causa que se produzcan fibras muy estables e inertes a agentes físicos, químicos y enzimáticos; su papel biológico en el reino animal se puede comparar con el que desempeña la celulosa en los vegetales.

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Solubilidad De acuerdo con este criterio se han dividido en albúminas, globulinas, histonas, glutelinas, prólaminas y escleroproteína. La solubilidad depende del tipo de aminoácidos que contenga, de tal forma que el polipéptido que tenga muchos residuos hidrófobos tenderá a ser menos soluble en agua que el que tenga un elevado número de grupos hidrófilos. El proceso de la Clasificación de las proteínas de acuerdo con su composición, forma, solubilidad y función biológica Calsificación A. Por composición 1. Simple

Propiedades

Contiene sólo aminoácidos Contiene una fracción no 2. Conjugada proteínica Metaloproteinas Pigmentos Contiene hidratos de Glucoproteínas carbono

Ejemplo Insulina

Mioglobina, hemoglobina Inmunoglobulinas, fracción 7S de la soya, caseína K, mucina Caseínas de la leche, Fosfoproteínas Contiene fósforo flavoproteínas, pepsina. Lipoproteínas Contiene lípidos Lipovitelina de la yema del huevo Nucleoproteínas Contiene ácidos nucleicos Vuris, genes.

B. Por forma 1. Globular

2. Fibrosa

Esféricas o ovoides Albúmina de huevo Forman fibras de tejido conectivoProteína de ligamentos y tendonesPelo, lana, uñas, cuernosProteína muscularResponsable de la Colágena Elastina Queratina coagulación de la sangre Miosina y actina Fibrinógeno

C.Por solubiliad Solubles en agua y a-Lactalbúmina de la leche. soluciones salinas diluidas Ovoalbúmina del huevo Poco soluble en agua, solubles en soluciones Miosina del músculo, globulina del plasma. 2 Globulinas salinas Alto contenido de Proteínas unidas a ácidos 3 Histonas aminoácidos básicos nucleicos, nucleoproteínas No coagulan por calorInsolubless en agua y calorInsoluble en alcoholSolubles en 4 Glutelinas álcalis y ácidos débiles Gluten del trigo 5 Prolaminas Solubles en 70% de alcohol Zeina del maíz, gliadina del trigo Insolubles en la mayoría de Todas las proteínas clasificadas B6 Escleroproteínas los disolventes 2 en este cuadro 1 Albúminas

D. Por función biológica Forman parte estructural del cuerpo Proteínas clasificadas como B-2 Catalizan reacciones 2 Enzimas biológicas Lipasas, proteasas 3 Hormonas Mensajeros químicos Insulina, glucagón Proteínas dañinas solubilización implica que las moléculas de proteína estén separadas, y dispersas en el disolvente y además que ejerzan una máxima interacción con el líquido que las rodea. 1 Estructurales

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Las albúminas son solubles en soluciones salinas diluidas y en agua y precipitan en sulfato de amonio al 50% de este grupo existen muchos ejemplos, como la a-lactalbúmina de la leche, las albúminas del suero sanguíneo, la ovalbúmina de la clara de huevo, etc; en general éstas corresponden a la clasificación de proteínas simples. Las globulinas son practicamente insolubles en agua pero solubles en soluciones salinas diluidas en esta categoría están la miosina del tejido muscular la B-lactoglobulina B-lactoglobulina de la leche, las globulinas del suero sanguíneo, sanguíneo, la glicinina de la soya, la araquinina y la conaraquininina del cacahuete, además de muchas enzimas. Por su parte, las histonas se caracterizan por su elevado contenido de aminoácidos básicos y por ser solubles en ácidos y en agua, tienen poca importancia en la tecnología de alimentos ya que son muy escasas. Las glutelinas son insolubles en agua, en etanol y en soluciones salinas y solo se solubilizan en ácidos (pH 2) o en álcalis (pH 12); junto con las prolaminas, constituyen la mayoría de las proteínas que se encuentran en algunos granos como el trigo y el maíz. Entre las más importantes está la glutelina glutelina del trigo, que se estudiará con detalle detalle más adelante, y la oricenina del arroz. Las prolaminas sólo se solubilizan en etanol al 50-80%, entre sus principales representantes están la zeína del maíz y la gliadina del trigo. Por tener una estructura fibrosa, las escleroproteínas son insolubles prácticamente en .todos los disolventes, presentan cierto grado de cristalinidad Y son muy resistentes a la acción de la mayoría de los agentes químicos y enzimáticos. Las proteínas consideradas anteriormente como fibrosas pertenecen a las escleroproteínas.

Función biológica Muchos elementos polímeros tienen una función biológica muy característica, por lo que se les designa con el nombre genérico de biopolímero algunos le confieren rigidez a los tejidos, otros son enzimas, hormonas toxinas, anticuerpos, transportadores de oxígeno o bien sirven como reserva de nitrógeno. En general estas propiedades propiedades sólo se producen cuando las proteínas tienen su estructuras secundaria y terciaria bien definidas; cualquier modificación de éstas causa alteración o pérdida de aquellas. Enlace amida o peptídico Los péptidos y las proteínas son el producto de la unión heterogénea de aminoácidos a través de enlaces amida o peptídicos, los que a su vez se forman por una condensación entre un grupo carboxilo y un amino, con la consecuente eliminación de agua.

La unión Figura 20. Formación del enlace peptidico de dos aminoá cidos genera una molécula llamada dipéptido, la de tres, tripeptido, y así sucesivamente; en general, las cadenas constituidas por pocos monómeros se conocen como péptidos y se producen por la hidrólisis de las proteínas, aun cuando existen varios en estado natural que tienen funciones biológicas muy importantes.

Figura 21. Enlaces peptídicos que muestran que sólo el carbono a tiene posibilidad de

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Organización estructural Al estudiar las proteínas globulares se observa que presentan diferentes estados de ordenación o conformación dentro de su molécula que se engloban en lo que se conoce como las cuatro estructuras; las propiedades de estos polímeros, ya sean inmunológicas, enzimáticas, nutricionales, nutricionales, hormonales, etc.. dependen fundamente de su conformación, Y la pérdida de ésta trae consigo modificaciones de estar propiedades. Estructura primaria Esta estructura se refiere a la ordenación en que se encuentran unidos los aminoácidos en la cadena; es una propiedad controlada genéticamente, genéticamente, altamente reproducible reproducible y única para cada fracción. fracción. Por esta razón, se se han estudiado las las secuencias de estos monómeros y se ha llegado a pensar que pueden existir relaciones genéticas entre diferentes especies; por ejemplo. la -lactoalbúmina de la leche y la lisozima del huevo presentan estructuras primarias muy semejantes que sólo varían en unos cuantos residuos; debido a esta gran similitud existe la hipótesis de que tanto las aves como los bovinos descienden de un tronco común que vivió hace muchos miles de años. Estructura secundaria Se refiere a la ordenación regular v periódica de las proteínas en el espacio, a lo largo de su eje o dirección, y que se estabiliza por diversas fuerzas, de las cuales las electrostáticas, los puentes de hidrógeno, las interacciones hidrófobas y las dipolo-dipolo son las más importantes

Figura 23. Estructura de conformación  de las proteínas (a), antiparalel, y (b) paralela Fi ur uraa 22. Dimensiones medias de la hélice  La gran mayoría de estos polímeros produce hélices en en las que una vuelta completa consta de 3.6 aminoácidos, y sus radicales R quedan orientados perpendicularmente hacia el exterior del eje central Otro tipo de estructura secundaria es la conformación  que se presenta en las queratinas y en otras proteínas clasificadas como fibrosas; en ésta, cada polímero adopta una conformación en zigzag extendida, de tal manera que pueden existir varias moléculas alineadas paralela o antiparalelamente, que producen láminas plegadas unidas transversalmente por puentes de hidrógeno intermoleculares. intermoleculares. Las cadenas polipeptídicas paralelas paralelas se 3 desarrollan en la misma dirección del N terminal al C terminal, Entres que en las antiparalelas se extienden en direcciones opuestas. Un tercer tipo de estructuras secundarias se encuentra en las hélices de la colágena, proteína fibrosa del tejido conectivo que le confiere una alta rigidez y resistencia a la piel, los cartílagos, etc. de los vertebrados superiores, debido a- su elevado contenido de prolina y de hidroxiprolina, no desarrolla una hélice a, sino una conformación que consiste en una triple hélice de cadenas polipeptídicas que se mantienen unidas por puentes de hidrógeno intermoleculares.

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Estructura terciaria Este término se refiere al modo en que la cadena polipeptídica se curva o se dobla tridimensionalmente para producir una estructura estrechamente plegada y compacta, característica de las proteínas globulares. A diferencia de las fibrosas que son moléculas lineales, las globulares tienen sus cadenas compactas con un alto grado de organización y presentan uniones covalentes (disulfuro, S-S), hidrófilas, hidrófobas y también iónicas.

Estructura cuaternaria A diferencia de las anteriores, esta estructura no necesariamente existe en todos los polipéptidos y se Figura 24. Representación esquemáticas de las estructuras primaria, secundaria y refiere a la asociación de dos o terciaria de la mioglobina. más cadenas (iguales o diferentes) a través de uniones no covalentes; pone de manifiesto manifiesto la disposición en el espacio espacio de la proteínas compuestas por más de una fracción. fracción. El caso más común y representativo de estructura cuaternaria es el de la hemoglobina, tetrámero integrado por cuatro fracciones similares a la miogiobina: dos a y dos b, cada una de ellas con un peso molecular de aproximadamente 16 000 daltones.

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Preguntas de discusión discusión del tema 2. 1. ¿Qué son los aminoácidos? 2. De los aminoácidos con configuración L o D, ¿Cuáles son los únicos que sirven para la síntesis de proteínas? 3. Cuántos son aproximadamente los distintos tipos de α-aminoácidos que constituyen principalmente a todas las proteínas de importancia? 4. Complete el siguiente cuadro con el nombre trivial o la abreviación del aminoácido correspondiente Nombre trivial Acido glutámico Valina Isoleucina Cisteína Acido aspártico Cistina Fenilalanina Alanina Tirosina Glutamina Hidroxilisina Leucina Triptofáno Serina Arginina Histidina Glicina Aspárragenina Metionina Lisina Treonina Prolina

Abreviación

Nombre trivial

Abreviación Gly Leu Lys Arg Thr Met Glu Try Ile Ala His CySScy Asn Asp Cys pHe Pro Gln Tyr Val Ser

5. ¿Cómo se llama el tipo de enlace que une a los aminoácidos para formar proteínas? 6. Dos proteínas con el mismo tipo y número de aminoácidos constituyentes pero polomerizados en distinto orden serán la misma proteína? 7. Dentro de los alimentos las proteínas son importantes principalmente debido a su aporte en la 8. Considerando la su composición de aminoácidos las proteínas se dividen en 9. Mencione los dos principales tipos de proteínas que existen sin consideramos su forma

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10. Mencione los seis grupos en los que se clasifican las proteínas al considerar sus características de solubilidad 11. Mencione los tres grupos en los que se clasifican las proteínas al considerar su función biológica 12.Como esta constituido un dipéptido y un tripeptido 13. ¿Qué son los polipéptidos? 14. Explique en qué consiste la estructura primaria de las proteínas 15. Explique en qué consiste la estructura secundaria de las proteínas 16. Explique en qué consiste la estructura terciaria de las proteínas 17. Explique en qué consiste la estructura cauternaria de las proteínas


Sí

No

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TEMA 3 3. Ilustrar el proceso de desnaturalización de las proteínas y su efecto en los alimentos. 3.1.1. Definir la desnaturalización de proteínas. 3.2.1. Identificar los principales agentes causantes de desnaturalización. 3.3.1. Reconocer los distintos niveles de desnaturalización que sufren las proteínas. 3.4.1. Aplicar la desnaturalización de proteínas en la elaboración de productos alimentarios. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Reacciones de desnaturalización de las proteínas En términos generales, el significado de la palabra desnaturalización es alejarse o estar lejos de la forma natural; en un sentido termodinámico se refiere al cambio de un estado ordenado de las moléculas a otro desordenado, lo que trae consigo un incremento de la entropía entropía del sistema. sistema. En este proceso se pierden las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria. sin que haya una hidrólisis del enlace peptídico, es decir, los enlaces principalmente afectados son los de hidrógeno, los hidrófobos y iónicos y, en ocasiones ocasiones los disulfuro. Generalmente lasproteínas que tienen una actividad presentan un alto grado de estructuración y de orden conformacional necesarios para llevar a cabo su función; en muchos casos como sucede con las caseínas de la leche, dicho ordenamiento no se presenta tan claramente, por lo que la acción de los agentes tradicionalmente desnaturalizantes no afecta a estos polímeros. Cuando se lleva a cabo la desnaturalización, la proteína se desdobla o distiende, expone sus grupos hidrófobos internos al exterior y adquiere una conformación "al azar”, que depende de la intensidad del tratamiento que se le aplique, así como de las fuerzas que estabilizan su estructura; en ciertos casos este proceso es reversible y cada polipéptido tiene una sensibilidad muy específica a los agentes físicos y químicos que aceleran este fenómeno. Durante la producción producción de alimentos alimentos éstos se someten a operaciones que provocan una alteración de sus proteínas: las altas temperaturas ejercen un efecto muy marcado, mismo que no se Figura 25. Reactivación de la ribonucleasa puede estudiar aisladamente pues también influyen desnaturalizada con el restablecimiento de los notoriamente el pH, la fuerza iónica, la actividad enlaces disulfuro intramoleculares. acuosa y la concentración es decir, que la acción conjunta de todos estos factores provoca la desnaturalización a una determinada velocidad.En este proceso, el calor húmedo, por ejemplo, es más efectivo que el calor seco. Página 123 de 172

La mayoría de las proteínas globulares, incluyendo las enzimas, pierden su conformación cuando se calientan a más de 6070ºC, y cuando se encuentran altamente desnaturalizadas desnaturalizadas tienden a la agregación, como es el caso de algunas albúminas que forman geles, pero que al aumentar la temperatura a IOOºC, precipitan. Otras condiciones que afectan a los polipéptidos en esta proceso son los esfuerzos mecánicos (homogenización, amasado y bombeo), el pH (ácido o alcalino), las sales, las bajas temperaturas y la irradiaciones. De forma semejante cuando se hace el amasado para elaborar el pan, que también lleva consigo un proceso de desnaturalización, la fracción proteínico del gluten de trigo sufre reacciones de intercambio de sus grupos tiol. El mismo efecto se observa al someter los alimentos líquidos a los esfuerzos mecánicos y a presiones de las bombas empleadas para su manipulación. Los ácidos y álcalis fuertes causan la ionización de las proteínas y la consecuente repulsión electrostática intramolecular; el rechazo entre grupos vecinos vecinos cargados hace que el polímero polímero se desdoble y pierda sus sus estructuras. La fuerza iónica es también muy importante, ya que la solubilidad del polipéptido, al igual que su estabilidad, dependen directamente de este parámetro. Las temperaturas bajas y las radiaciones causan igualmente igualmente alteraciones; en primer caso se relacionan relacionan con los cambios estructurales que sufre la molécula de agua y que se reflejan en la hidratación de la proteína, en el secundo, se alteran los aminoácidos azufrados y aromáticos, ambos compuestos estabilizadores muy importantes.. A nivel de laboratorio, cualquier agente químico capaz de romper enlaces de hidrógeno, hidrófobos y salinos puede causar la desnaturalización; esto sucede, por ejemplo, cuando cambia la constante dieléctrica en la que se encuentra una proteína al adicionarle etanol o acetona.

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Preguntas de discusión discusión del tema 3. 1. ¿Cómo definiría el término desnaturalización? 2. ¿Qué tipo de estructuras de las proteínas se pierden o alteran durante la desnaturalización? 3. ¿Qué tipo de enlaces químicos existentes en las proteínas son los principalmente afectados durante la desnaturalización de proteínas? 4. Mencione al menos cinco factores o agentes que favorezcan la desnaturalización de las proteínas en los alimentos 5. De qué forma los ácidos y las bases causan la desnaturalización de las proteínas? 6. Mencione un ejemplo en donde la desnaturalización de las proteínas de un alimento sea deseable durante su procesamiento. Y explique que factor del proceso se manipula para lograrlo 7. Mencione un ejemplo en donde la desnaturalización de las proteínas de un alimento sea indeseable durante su procesamiento. Y explique la forma de cómo evitar dicha desnaturalización 8. ¿Bajo que circunstancia la desnaturalización puede llegar a ser reversible y bajo que otras no? Evaluación parcial: lista lista de cotejo Evidencias a. Contesto correctamente las preguntas de discusión

Sí

No

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PRACTICA 14 EFECTO DE DISTINTOS AGENTES DESNATURALIZANTES SOBRE LA PROTEINA DE LA LECHE Y SU APLICACIÓN EN ELABORACIÓN DE QUESOS TIPO FRESCO Y OAXACA OBJETIVO: Aplicar la desnaturalización de proteínas en la elaboración de productos alimentarios. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Nombre Matraz Erlen Meyer de 250 ml Pipeta graduada de 10 ml Vaso de precipitados de 100 ml Ácido acético glacial Alcohol etílico absoluto Leche cruda Recipiente de acero inoxidable o aluminio cap. de 2 L Termómetro de –10 a 150 °C Cuajo líquido Espatula Cuchara grande Medidor de pH Vaso de precipitados de 250 ml Probeta de 500 ml Yogur natural

Cantidad requerida por equipo de trabajo 2 1 2 3L 2 1 5 ml 1 1 1 1 1 50 g

METODOLOGÍA: Experimento 1 Coloque 150ml de leche en un matraz Erlenmeyer de 250 ml, posteriormente adicione lentamente y gota a gota con una pipeta graduada ácido acético glacial y observe lo que sucede. Deje de adicionar ácido acético hasta que se observe una separación de fases. (anote la cantidad usada de ácido acético). Deje reposar por 10 minutos y posteriormente decante el sobrenadante y coloque el precipitado en un vaso de precipitados y etiquételo. Realice observaciones sobre la textura del precipitado y compárelo con los de los demás experimentos. Experimento 2 Coloque 150ml de leche en un matraz Erlenmeyer de 250 ml, posteriormente adicione lentamente y gota a gota con una pipeta graduada alcohol etílico absoluto y observe lo que sucede. Deje de adicionar el alcohol hasta que se observe una separación de fases (anote la cantidad usada de alcohol etílico). Deje reposar por 10 minutos y posteriormente decante el sobrenadante y coloque el precipitado en un vaso de precipitados y etiquételo. Realice observaciones sobre la textura del precipitado y compárelo con los de los demás experimentos. Experimento 3 Coloque 1500 ml de leche en un vaso de precipitados de 2000 2000 ml o recipiente de acero inoxidable inoxidable o aluminio, posteriormente colóquelo en baño maría a 70° 70° C durante 15 segundos. Posteriormente Posteriormente colóquelo en un baño de de agua templada y enfrié la leche hasta alcanzar 40° 40° C (mantenga el baño de agua a 40° C durante el resto resto del experimento). En este momento adicione una solución de renina preparada preparada previamente (La solución solución de renina se prepara colocando colocando en un vaso de precipitados 10ml de agua y 0.5 ml de renina o cuajo). A continuación espere de 30 a 45 minutos. Observe lo que sucede con la leche durante este tiempo. Una vez que ha transcurrido el tiempo notara la formación de un gel sólido tipo flan, lo cual indicará que la proteína de la leche ya fue desnaturalizada (cuajada). A continuación, corte la cuajada con una espátula en cuadros de aproximadamente 1cm2 y posteriormente agite suavemente sin romper los cuadro de cuajada formados. Deje reposar. Observará la precipitación de la cuajada cuajada y en el sobrenadante se encontrará el llamado suero de leche. leche. Siga manteniendo la cuajada y el suero de leche en el baño de agua a 40° C Página 126 de 172

Al suero de leche obtenido se le medirá el pH del mismo durante 3 a 4 horas. Los resultados obtenidos se graficarán contra el tiempo. Una vez transcurridas las 3 a 4 horas se decantará el suero y se colocará colocará el precipitado (cuajada) en un vaso de precipitados, se observará la textura de la cuajada y se realizarán pruebas de hilado con pequeñas porciones de cuajada y agua caliente (atender instrucciones del maestro). Experimento 4 Coloque 1500 ml de leche en un vaso de precipitados de 2000 2000 ml o recipiente de acero inoxidable inoxidable o aluminio, posteriormente colóquelo en baño maría a 70° 70° C durante 15 segundos. Posteriormente Posteriormente colóquelo en un baño de de agua templada y enfrié la leche hasta alcanzar 40° 40° C (mantenga el baño de agua a 40° C durante el resto resto del experimento). En este momento adicione 45 g de yogur natural, homogeneice perfectamente y posteriormente posteriormente agregue una solución de renina preparada previamente (La solución de renina se prepara colocando en un vaso de precipitados 10ml de agua y 0.5 ml de renina o cuajo). A continuación espere de 30 a 45 minutos. Observe lo que sucede con la leche durante este tiempo. Una vez que ha transcurrido el tiempo notara la formación de un gel sólido tipo flan, lo cual indicará que la proteína de la leche ya fue desnaturalizada (cuajada). A continuación, corte la cuajada con una espátula en cuadros de aproximadamente 1cm2 y posteriormente agite suavemente sin romper los cuadro de cuajada formados. Deje reposar. Observará la precipitación de la cuajada cuajada y en el sobrenadante se encontrará el llamado suero de leche. leche. Siga manteniendo la cuajada y el suero de leche en el baño de agua a 40° C. Al suero de leche obtenido se le medirá el pH del mismo durante 3 a 4 horas. Los resultados obtenidos se graficarán contra el tiempo. La cuajada junto con el suero se mantendrán a 40°C durante 3 a 4 horas, o hasta que el pH alcance un valor de 5.2 a 5. Cuando el pH este cerca de 5.2 se realizarán pruebas de hilado con pequeñas porciones de cuajada (escuchar instrucciones del maestro para las pruebas de hilado). Una vez que la cuajada sea forme hebras elásticas durante la prueba de hilado, inmediatamente se decantará completamente el suero de la cuaja y se adicionará agua caliente (90-100°C) y se empezara a amasar la cuajada con una cuchara hasta obtener una hebra elástica y consistente, la cual se colocará dentro de agua helada por unos 5 minutos y posteriormente se colocará sobre la mesa y se le frotará sal común.


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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 4 4. Identificar las principales propiedades funcionales de las proteínas dentro de los sistemas alimenticios 4.1.1 Reconocer el efecto de las proteínas sobre las propiedades y características de los alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Las propiedades funcionales de las proteínas y su importancia en los alimentos Como se indica más arriba, las proteínas no sólo son fuentes de aminoácidos sino que, debido a su naturaleza polimérica, su presencia influye decididamente en las características reológicas y de textura del alimento, que hacen que éste sea más aceptado por el consumidor. En los últimos años se han desarrollado diversas diversas técnicas para su extracción extracción y purificación (vg. de la leche, de la soya, del huevo, de la sangre, etc.), de esta manera, las Propiedades funcionales de las proteínas proteínas se usan comercialmente en empleadas en alimentos. la fabricación de otros alimentos Propiedad Función debido precisamente a que confieren Hidratación Solubilidad, dispersión, absorción de agua, espesante, gelificante, viscosidad, formación de masas y propiedades sus propiedades químicas y físicas a reológicas en general. los productos en los que se emplean. Estructural y reológica Elasticidad, cohesión, formación de redes tridimensionales, En términos generales, las formación de fibras, viscosidad, agregación, gelificación. propiedades funcionales se definen Sensorial Color, sabor, olor, textura, turbidez, arenosidad, etc. como cualquier propiedad Superficie Emulsificación, espumante, estabilización, formación de físicoquímica de los polímeros que complejos lípido-proteínicos. afecta y modifica algunas Otras Compatibilidad con aditivos, acción enzimática y características de un alimento y que modificación de propiedades de los alimentos contribuye a la calidad final del producto, por ejemplo, son propiedades funcionales la hidratación, el espumado, la emulsificación, la gelificación, etc., éstas dependen fundamentalmente de factores intrínsecos propios de la misma (conformación, relación y disposición de los aminoácidos, hidrofobicidad, ionización. carga eléctrica, forma, peso molecular, etc.), así como de factores extrínsecos del medio que los rodea y que en ocasiones pueden mortificarse (pH, fuerza iónica- temperatura, actividad acuosa, constante dieléctrica, etcétera). Dichas propiedades se observan normalmente en las proteicas en estado natural, ya que se pierden cuando se presenta la desnaturalizaciónn (vg. por un fuerte tratamiento desnaturalizació tratamiento térmico), como ocurre con el suero de la leche. Es una práctica práctica común medir la solubilidad de estos polímeros como una indicación de las propiedades funcionales que desarrollan; generalmente con el agua, los hidratos de carbono, los lípidos y las sales; estas asociaciones están en función de los factores intrínsecos y extrínsecos que ya indicamos

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Funcionalidad requerida de las proteínas para ser usadas en la elaboración de alimentos.

n ó i c i r t u N

Alimentos infantiles Panificación Bebidas Carbonatadas Sustitutos de crema Dietéticas Dulces Carnes enlatadas Cereales Postres Alimentos congelados Pastas Carnes procesadas Botanas

n ó i c a t a r d i H

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a c i m n r ó é i t c d a o a c d i d f a i i c s m i l u u p t s a m s l E E E

s e t o d d r n n a o d a a l o o e c t i i d c n d a n c i o i g s s c e á a n p i ó o o l l l z l ó e c i m s r a a a c m o o i s i c o l s e e l a e r u i b c c e b l e l v v l a p a b o b g b r s u s a a b a t a a t a r e o c t t t t n j r l a l s s n o i t o s l i n I o S S B A E E c E A m

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En los cuadros anteriores se muestran las propiedades funcionales más importantes que se presentan cuando los polipéptidos accionan entre sí, o entre los demás constituyentes de los alimentos, principalmente con el agua, los hidratos de carbono, lípidos y las sales, estas asociaciones están en función de los factores intrínsecos y externos que ya indicamos. Como se mencionó, las proteínas en estado seco se hidratan mediante sus aminoácidos hidrófilos y retienen una cantidad de agua que está en equilibrio con la humedad relativa del medio ambiente; a esta propiedad se le llama

capacidad de retención de agua, o sencillamente hidratación. Según sea la relación de concentraciones del polipéptidó y del agua, la solución puede adquirir diferentes grados de viscosidad; en ocasiones, incluso, se logra establecer un gel mediante la creación de una red tridimensional de proteínas en la que queda atrasada el agua. Otra propiedad funcional importante de estos polímeros es su capacidad emulsionante, sobre todo para los sistemas aceite, agua, ya que en los de agua/aceite no actúan adecuadamente al igual que sucede con otros compuestos de carácter fipófilohidrófilo, el mecanismo de emulsificación en estos casos asiste en la orientación de los aminoácidos apolares hacia la fase lipídica y la de los polares hacia hacia la fase acuosa. Por esta razón, para lograr mejores resultados resultados se requiere una cierta hidrofobicidad que permita que las moléculas de proteína emigren a la internase aceite/agua de la emulsión (o a la internase aire/agua de las espumas) y se retengan retengan allí para reforzar el sistema sistema y darte mayor rigidez y estabilidad. estabilidad. Si el polipéptido fuera altamente hidrófilo tendería a solubilizarse en agua y su efecto en la internase sería mínimo. Existen diversos alimentos con estructura de emulsión que se estabilizan con proteínas tales como la mayonesa, los embutidos, los helados, los productos de la repostería, etc., pero dadas las características de cada sistema, no cualquier polipéptido es adecuado adecuado para todos. Por esta razón, como sucede con los emulsionantes sintéticos, sintéticos, se han propuesto métodos para medir la capacidad emulsionante de las proteínas, basados en el índice de absorción agua/aceite que mide su carácter hidrófilo-lipófiIo; hidrófilo-lipófiIo; es decir, determina si su tendencia a la solubilidad es liposoluble o hidrosoluble. Una característica muy peculiar de las proteínas de la leche, del huevo, de la carne, de la soya, del pescado y algunas otras, es que establecen geles, ya sea mediante la adición de íones divalentes (vg. calcio) por un calentamiento de la suspensión correspondiente y después enfriamiento, o por acción enzimática (vg. la renina en la Fabricación de quesos). La gelificación es un proceso complejo que lleva consigo, en un primer paso, un desdoblamiento o desnaturalización de las proteínas, para después favorecer la interacción proteína-proteína que da origen a la estructura tridimensional ordenada en la que quedan retenidos el agua, los glóbulos de grasa, las sales y otras sustancias de bajo peso molecular, por estas razones, la dureza del gel depende de la intensidad de las fuerzas (vg. uniones hidrófobas, hidrófilas y covalentes) que constituyen dicha estructura y que están en función del pH, de la concentración del polímero, de la temperatura, de la fuerza ionica del grado de desnaturalización, etcétera. Las proteínas también tienen la capacidad de formar espumas; esta característica depende de la facilidad de establecer una partícula interfasial interfasial cohesiva a tina concentración muy baja y que sea capaz de atrapar y retener el aire, así como de soportar esfuerzos mecánicos. Las espumas se pueden considerar como dispersiones de burbujas de gas (generalmente aire) en una fase continua que puede ser líquida o semisólida; la función de las proteínas es reducir la tensión interfasial orientando sus grupos hidrófilos hacia el exterior de la burbuja en contacto con el agua, y los hidrófobos hacia el interior, con el aire." En este fenómeno influyen muchos factores que al modificar las proteínas alteran la capacidad de espumado: pH, sales, azúcares, lípidos, temperaturas elevadas, viscosidad, grado de ionización, etc. No todas las espumas que se producen son estables; algunas de ellas tienen una duración muy corta y tienden inmediatamente al colapso; otras, sin embargo, presentan una vida mucho más larga. y son, como las de la clara del huevo, Página 130 de 172

las que más se emplean. Parece ser que las características de las proteínas y los factores externos que influyen en ellas cambian la capacidad de espumado y la estabilidad de las espumas, y existen métodos analíticos para diferenciar estos dos aspectos.

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Preguntas de discusión discusión del tema 4. 1. ¿Qué tipo de características favorecen o influyen las proteínas dentro de los alimentos? 2. Mencione al menos 5 propiedades funcionales de las proteínas en los alimentos 3. ¿A quién se debe la capacidad de hidratación de las proteínas? 4. ¿En qué tipo de sistemas actúan mejor las proteínas como emulsionantes? 5. Explique cómo es que las proteínas presentan la capacidad de formar geles 6. Explique cómo es que las proteínas son capaces de formar espumas Evaluación parcial: lista lista de cotejo Evidencias a. Contesto correctamente las preguntas de discusión

Sí

No

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TEMA 5 5. Analizar el contenido de proteínas en diversos alimentos. 5.1.1. Identificar los distintos métodos empleados en la cuantificación de proteínas en los alimentos. 5.2.1. Reconocer los métodos de análisis más adecuados en la cuantificación de proteína en los alimentos, según el tipo de alimento y nivel de sensibilidad requerido. 5.3.1. Analizar el contenido de proteína de proteína en diversos alimentos según el método de Kjendahl u otro método disponible. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Evaluación de la calidad y atributos nutritivos de las proteínas en alimentos Existen diversos métodos para la cuantificación de las proteínas, todos ellos basados en alguna de sus propiedades típicas, como pueden ser los patrones de adsorción de las radiaciones electromagnéticas electromagnéticas de los grupos aromáticos, la reactividad del enlace peptídico, peptídico, su contenido de nitrógeno. nitrógeno. etc. En la siguiente tabla tabla se muestra un resumen resumen de los más conocidos, con sus respectivas ventajas y limitaciones; de acuerdo con el alimento de que se trate, la exactitud requerida, la disponibilidad de equipo, etc.

Principio La mayoría de las proteínas absorben en el UV a 280 nm. debido básicamente a grupos cromóforos de tirosina y triptofaiio.. Si se considera, que la triptofaiio cantidad de estos dos aminoácidos es siempre constante. la absorbancia debe ser proporciona¡ a la concentración de proteína.

Ventajas Es el método más rápido requiere de muy poca cantidad de proteína. El sulfato de amonio no interfiere, mientras que en la mayoría de los métodos si existe interferencia. La muestra no se destruye y puede ser usada en otros análisis.

Limitaciones Se puede hacer una corrección por presencia de ácidos nucleicos, ya que estos tienen absorción máxima a 260 nm. Si se conoce la relación de absorción de la proteína a 280/260 nm es fácil distinguir la interferencia de ácidos nucleicos. Varia la cantidad de aromáticos entre proteínas.

Biuret

Es el método más simple para medir proteína total. Muy pocas interferencias de otros compuestos en el desarrollo de color.

Se requiere de 20-40 mg de proteína. Existen varios pigmentos que absorben a 540 nm de longitud de onda. La presencia de NH2 interfiere con la reacción. El desarrollo de color es diferente para cada proteína. Interfieren lípidos e hidratos de carbono por formación de complejos con el ion coordinado.

Las sustancias que contienen dos o más enlaces peptídicos forman un complejo púrpura-violeta con sales de cobre en soluciones alcalinas. Es posible que el color se desarrolla por la formación de unión coordinado tetracliprico con dos grupos -CO-NH- adyacentes.

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La intensidad del color es determinada espectroscópicamente a 540 nm con una curva patrón. Se basa en el desarrollo de un color azul debido a: /) Reacción de Bitiret. 2) Reducción del reactivo de fosfomolibdeno-volframato por aminoácidos corno tirosina y triptofano presentes en las proteínas. Este método ha sido modificado muchas veces. La absorbancia se mide a 750 nm (altasensibilidad) o a 500 nm (baja sensibilidad) para proteínas concentradas. Se requiere de una curva patrón que el recomendable hacer con la misma proteína. La sensibilidad va desde 0.2, ug hasta 300 pg.

Es el método más sensible Requiere de muchos cuidados en la 100 veces más sensible que estandarización ya que: el de Biuret. Relativamente 1) La intensidad de color varía entre rápido (1 hora). proteínas. 2) El color no es siempre proporcional a la concentración. Existe interferencia de sacarosa, lípidos, amortiguadores de pH, monosacáridos y hexosaminas, ya que reaccionan con los reactivos de Lowry. El sulfato de amonio, los sulfhidrilos y los fosfatos también interfieren en la determinación.

Es el método más rápido Tiene muchas limitaciones ya que no Las proteínas se pueden precipitar (10-15 min). toda las proteínas precipitan en la con ácido tricioroacético. ácido misma forma en presencia de ácido. sulfosalicilico o ferrocianuro de Otras sustancias como los ácidos potasio en ácido táctico. Se nucleicos también precipitan en produce turbidez que puede ser presencia de ácidos. estandarizado a traía temperatura concentración y tiempo de reacción para medirse a 600 nm. Se requiere de curva estándar. El intervalo recomendado va de 0.5 a 1.5 mg de proteína Kjeldahl Es el método más común y por lo Puede haber pérdidas de nitrógeno Determina nitrógeno total tanto tanto permite comparar fácilmente debido a la temperatura de orgánico (nitrógeno amino y de resultados con otros laboratorios. digestión y al catalizador. haber amido) como nitrógeno no Determina todo el contenido de El contenido de nitrógeno en la proteico (urea. Aminoácidos, etc). nitrógeno del alimento. proteína puede variar El método consiste en la digestión El nitrógeno no proteico puede ser considerablemente y por lo tanto el de la muestra con H2 SO4 y la analizado después de precipitar la factor usado para convertir formación de NH2OH que es proteína con ácido tricloroacético tricloroacético.. nitrógeno a proteína. recibido en ácido para finalmente El nitrógeno no proteico se debe titularlo con álcali de una tomar en cuenta ya que éste se concentración conocida. mide junto con el proteico. Se usan reactivos reactivos y condiciones un tanto peligrosas. El proceso es largo. Dumas Se pueden hacer análisis hasta en Se requiere de equipo muy costoso. Mide nitrógeno total después de la lo min, con los equipos La presencia de nitrógeno no combustión de la muestra (700- automatizados que existen en el proteico interfiere en las 900ºC). la medición de nitrógeno mercado. determinaciones. elemental desprendido se hace volumétricamente en un nitrómetro. Turbidimétrico

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Preguntas de discusión discusión del tema 5. 1. Dentro del rango de radiación ultravioleta (UV) ¿cuál es la longitud de onda a la cual presentan una máxima absorbencia las proteínas y a qué tipo de aminiácidos se debe? 2. ¿Cómo se llama el equipo de laboratorio el cual sirve para medir absorbencias de solucione? 3. El complejo formado por los enlaces peptídicos y los átomos de cobre durante la determinación de proteína por el metodo de biuret es de color 4. ¿En qué consiste el método turbidimétrico para la medición de proteínas? 5. Mencione las tres etapas bajo la cuales se lleva a cabo el análisis de proteínas por el método de Kjendahl-Gunning-Arnold 6. Durante la digestión el Nitrógeno orgánico e inorgánico se convierte en 7. ¿Durante la destilación que compuesto es el que se destila? 8. Describa cómo vira de color la solución proveniente de la destilación durante su titulación 9. ¿Qué valor o factor se usa generalmente para calcular el % de proteína a partir del % de nitrógeno? Evaluación parcial: lista lista de cotejo Evidencias a. Contesto correctamente las preguntas de discusión

Sí

No

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PRACTICA 15 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PROTEÍNA CRUDA EN UN ALIMENTO POR EL METODO DE KJENDAHL-GUNNING-ARNOLD (MACRO) OBJETIVO: Analizar el contenido de proteína en diversos alimentos según el método de Kjendahl . MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO:

Nombre Matraces de Kjeldahl de 800 ml Perlas de ebullición Bureta de 50 Probeta de 100 ml Pipeta graduada de 10 ml Matraces Erlen Meyer de 500 ml Aparato digestor y destilador Kjeldahl Balanza analítica con sensibilidad de 0.1 ml Balanza granataria Mezcla digestora (Sulfato de potasio,Sulfato cúprico pentahidratado, Dióxido de selenio) ácido sulfúrico concentra do ácido sulfúrico o clorhídrico 0.1N ácido bórico al 2% Sol de Rojo de metilo Hidróxido de sodio al 50% Zinc granulado Queso manchego o de hebra (marca comercial con Información Nutrimental)

Cantidad requerida por equipo de trabajo 1 5 1 1 1 1 1 1 1 10 g 100 ml 100 ml 100 ml 1 ml 100 ml 1g 50 g

METODOLOGÍA: Preparación de Reactivos: Preparar la mezcla digestora como se indica a continuación: 200 g de sulfato de potasio, R.A. , 20 g de sulfato cúprico pentahidratado, 5 g de dióxido de selenio sublimado para síntesis. Moler el sulfato cúprico hasta que el tamaño de la partícula sea similar a la del dióxido de selenio, posteriormente hacer lo mismo con el sulfato de potasio, mezclar. Añadir el dióxido de selenio y mezclar bien. bien. Es necesario que al manipular el dióxido de selenio se tenga precaución, se recomienda el empleo de mascarillas. Guardar la mezcla en un frasco bien tapado. Indicador Rojo de Metilo Se disuelven 0.1g de rojo de metilo en 60ml de alcohol etílico y se diluye a 100ml con agua destilada.

a). Digestión: Pesar 0.5 a 1 g de muestra en un papel libre de nitrógeno, pasarlo a un matraz de Kjeldahl , añadir 8.5 g de mezcla digestora, 25 ml de ácido sulfúrico concentrado y unas perlas de ebullición. Prender el extractor de humos y las parrillas de calentamiento . A partir de que el líquido este transparente calentar 30 minutos más. Enfriar y proceder con la destilación. b). Destilación: Colocar el tubo terminal del refrigerante del aparato un matraz Erlen Meyer con 50ml de ácido bórico diluido con 2 gotas de rojo de metilo. Prender las parrillas de calentamiento calentamiento y abrir a la llave del agua de los refrigerantes. Añadir 300 ml de agua destilada al matraz con la muestra digerida digerida previamente enfriado enfriado , disolver bien, enfriar si es que se ha calentado por la adición de agua , añadir unas granallas granallas de zinc (0.5g) y 90 ml de sosa al 50% lentamente lentamente de manera que se formen dos estratos. Conectar el matraz a la trampa, agitar. Destilar aproximadamente 250 ml, apagar la parrilla e inmediatamente secar la terminal del refrigerante del matraz Erlen Meyer y lavar con una pizeta que contenga agua destilada. c). Titulación: Página 136 de 172

Titular el líquido destilado con ácido sulfúrico 0.1N ó 0.01 N dependiendo de la cantidad de nitrógeno que espera encontrar. El punto final de la titulación será cuando al adicionar una gota más del ácido sulfúrico diluido haya un vire de amarillo a rosa. RESULTADOS Redacte brevemente sus observaciones realizadas durante la práctica Anote los datos obtenidos durante el desarrollo de la práctica. Volumen gastado por la muestra problema ml Volumen gastado por el blanco ml Normalidad del ácido N Peso de la muestra

g

Realice los cálculos considerando la siguiente fórmula (ml problema - ml blanco)(meq N)(Normalidad del ácido sulfúrico) % N = ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- X 100 Peso real de la muestra % Proteína = (%N)( 6.25) El factor de 6.25 variará dependiendo del alimento.

RESULTADOS: Anote y reporte sus observaciones de todo el proceso e indique como haría el proceso a escala planta piloto o industrial. Resuma sus observaciones y resultados, discútalos con sus compañeros de equipo y realice su reporte en la siguiente hoja.

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Fecha de reporte:___________________








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TEMA 6 6. Reconocer las principales fuentes convencionales de y no convencionales de proteínas con posibilidad de uso en alimentos. 6.1.1. Reconocer los conceptos de proteína convencionales, no convencionales, calidad proteica y valor biológico. 6.2.1. Identificar los principales indicadores usados en la evaluación de la calidad de proteínas en alimentos. 6.3.1. Identificar las distintas fuentes de proteína no convencionales según su calidad proteica. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Evaluación de las modificaciones en las propiedades funcionales y estudio de las fuentes proteicas no convencionales Debido a la creciente demanda mundial de proteínas, en los últimos años se han detallado muchas tecnologías encaminadas a producirlas en abundancia y a un bajo costo para este fin, se ha recurrido a distintas fuentes que tradicionalmente no se han empleado para el consumo humano, pero que tienen tienen un gran potencial para este fin. Entre éstas destacan la soya (aun cuando en el Oriente es un alimento tradicional), el pescado y algunos granos, además de otras menos difundida o que están en desarrollo, como son las proteína unicelular y a las proteínas provenientes de las hojas. La soya ha adquirido mucha importancia en los últimos años en el hemisferio occidental; sin embargo, su principal, uso en estos países sigue siendo para la extracción del aceite y para la elaboración de balanceados para la alimentación animal. Existen muchas especies de peces en los distintos lagos, ríos, mares y océanos que no son aprovechadas para el consumo humano. La captura del camarón va acompañada acompañada de un gran número de peces que por su escaso valor comercial se desechan y devuelven al mar, sin embargo, a partir de esta fauna de acompañamiento se pueden fabricar harinas desgrasadas que son adecuadas para mezclarlas con otras harinas y así así incrementar la calidad nutritiva nutritiva del cereal. Se han desarrollado desarrollado diversas técnicas de modificación de las proteínas del pescado para mejorar sus propiedades funcionales, entre éstas destacan el tratamiento con anhídridos acético y succínico a pH alcalinos, que al reaccionar con los grupos amino nucleicos producen la correspondiente amida. Otra forma de obtener proteínas es mediante la producción masiva de células de mícroorganismos ricos en estos nutrimentos; se han usado hongos, levaduras y bacterias y al producto resultante se le llama "proteína unicelular. unicelular. Cuando estas células células se deshidratan llegan llegan a contener hasta hasta 80% de proteína de buena calidad. Se han sugerido diversos microorganismos, pero sólo algunos son los que tienen viabilidad técnico-económica. Por su importancia destacan hongos tales como como Aspergilhus y Rhizopus. y bacterias de las las Pseudomonas. Como sustrato es factible el empleo empleo de diversos desechos industriales ricos en hidratos de carbono (vg. melazas, suero del queso, etc.), o algunos otros más pura como el metanol. Sin embargo, hasta la fecha, la proteína unicelular sólo se fabrica para el consumo animal su uso para la alimentación humana está muy restringido, lo cual se debe, en parte, a que por su alto contenido de ácidos nucleicos que contienen las células, el consumo de estos productos puede provocar problemas de gota en el hombre, ya que las purinas se degradan en ácido úrico que se insolubiliza insolubiliza y forma cálculos. Sin embargo, en la actualidad se han desarrollado técnicas técnicas que permiten producir microorganismos ricos en proteínas y bajos en dichos ácidos.

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Preguntas de discusión discusión del tema 6. 1. Mencione al menos cinco fuentes de proteína no convencional o tradicional que presente factibilidad de uso en alimentos 2. ¿Qué entiende por calidad proteíca? 3. Mencione como puede aprovecharse los peces que se capturan durante la pesca de camarón 4. ¿Qué es la proteína unicelular? 5. ¿Qué desventajas nutricionales presenta la proteína unicelular?


Sí

No

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TEMA 7 7. Identificar los principales tipos de enzimas según su clase y tipo de actividad. 7.1.1. Reconocer el concepto de enzima. 7.2.1. Identificar las principales funciones biológicas de las enzimas. 7.3.1. Indicar el tipo de actividad que realiza una enzima según su nomenclatura y clasificación. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Las enzimas y su nomenclatura Una enzima es un catalizador biológico que lleva a acabo reacciones bioquímicas a muy altas velocidades y con un elevado grado de especificidad; en su ausencia, ausencia, la mayoría de las transformaciones químicas requeridas para mantener mantener activas las células tardarían mucho tiempo en efectuarse o simplemente no precederían. Su nombre proviene del griego y significa “en la levadura”, ya que a finales del siglo pasado, cuando se creó el término, se pensaba que estos compuestos sólo actuaban ene el interior de las células. Todos los animales y vegetales, al igual que los hongos, levaduras y bacterias sintetizan las enzimas; de hecho, su acción está estrechamente ligada con cual quiera de las etapas biológicas (nacimiento, germinación, desarrollo, crecimiento, reproducción, senectud, muerte, etc.) de todos los tejidos activos. Debido a esto, los alimentos contienen una gran variedad de enzimas endógenas que les provocan cambios benéficos y dañinos, además de las que provienen de las distintas contaminaciones microbianas. Por esta razón, es muy importante conocer las diversas actividades enzimáticas de cada producto, para así obtener ventajas de ellas y evitar los problemas indeseables que pueden traer consigo su presencia. La enzimología así como las tecnologías que emplean enzimas pertenecen a la era moderna; sin embargo, su uso para la producción de alimentos se remonta a muchos siglos atrás. El vino lo conocían los egipcios y los asirios 3 000 años antes de Cristo, pero fue sólo hasta nuevo siglo cuando se descubrieron los mecanismos de la fermentación. En la antigüedad, muchos pueblos utilizaban las hojas de ciertas plantas para envolver diferente derivados cárnicos; esto facilitaba la acción de las proteasas vegetales (papaína, bromelina y ficina)sobre las proteínas animales, y se provocaba el ablandamiento de la carne. Asimismo, algunas tribus utilizaban el estómago de corderos y becerros para elaborar alimentos menos perecederos a partir de la leche de distintas especies; ahora se sabe que la acción de la renina sobre las caseínas provoca la coagulación de la leche, que es uno de los primeros pasos en la manufactura de la gran mayoría de los quesos conocidos. Actualmente se conoce la existencia de más de 2 000 enzimas, de las cuales muchas ya han sido aisladas, purificadas y cristalizadas;; su estructura química es de carácter proteínico globular. cristalizadas En relación con su velocidad de acción, algunas de ellas tienen la capacidad de transformar más de un millón de moléculas de sustrato, por segundo, por molécula de enzima; El técnico en alimentos trabaja continuamente con sistemas en los que las enzimas desempeñan un papel muy importante; muchos productos alimenticios se fabrican a través de reacciones químicas que se efectúan por medio de las enzimas endógenas, por lo que se añaden o por las de los microorganismos. Todas las enzimas son proteínas, tienen una estructura tridimensional globular, están formados generalmente por una sola cadena polipeptidica, y solo logran ser activas cuando los polímeros desarrollan una conformación que permite establecer su centro activo. En muchos casos están integradas por una parte proteínica y otra que no lo es; la primera se conoce como apoenzima y la segunda como cofactor. Página 141 de 172

Los principales cofactores son las vitaminas (tiamina, niacina, piridoxina, riboflabina, y ácido pantoténico), los cationes (cobre, molibdeno, cinc, magnesio, hierro, manganeso y calcio), los aniones (cloruros) y otras sustancias orgánicas. Debido a su naturaleza química, a las enzimas les afectan los los mismos factores que alteran a las proteínas; proteínas; por esta razón, cada una de ellas, para actuar en forma optima, requiere de ciertas condiciones como la temperatura, el pH, la fuerza ionica,etc.

Nomenclatura Desde sus inicios, la nomenclatura enzimática ha sido poco sistemática, y carece de los lineamientos necesarios para darles nombres adecuados. Existen muchas enzimas cuyos nombres no ofrecen ninguna información sobre su actividad o sus propiedades, como es el caso de la triptisa, la quimotripsina, la pepsina y algunas otras. Unas se han designado con el nombre del descubridor, otras como la papaina, de acuerdo con su procedencia (papaya), y en otros casos como la galactasa, según el sustrato que utilizan, que en este caso es la lactosa. Debido a esta falta de homogeneidad en la nomenclatura, se integro la comisión de enzimas de la unión internacional de bioquímica, que desarrollo un método que identifica cada una con cuatro dígitos. En primer término, se hicieron seis grupos que incluyen a todas las enzimas; el primer dígito de la nomenclatura indica a que grupo pertenecen: 1. Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidorreducción. 2. Transferasas: promueven transferencias de distintos grupos químicos. 3. Hidrolasas: llevan acabo la ruptura de enlaces químicos con la introducción de una molécula de agua. 4. Liasas: rompen los enlaces sin la participación de agua. 5. Isomerasas: catalizan las isomerizaciones de distintos compuestos. 6. Ligasas: promueven la unión de dos moléculas por meditación de ATP o de un compuesto similar. El segundo dígito de la nomenclatura corresponde a la subclase de enzima, que por ejemplo, en el caso de las hidrolasas se refiere al tipo de enlace que hidroliza: el 3.1 es de enlaces éster; el 3.2 de glucosídicos; el 3.4 de peptídicos; etcetera. El tercer dígito es una subdivisión y ofrece más información con respecto al sustrato que utiliza la enzima; así por ejemplo, si tenemos una hidrolasa de uniones éster (3.1), el tercer número indicará si es un enlace éster carboxílico (3.1.1), tioéster (3.1.2), monofosfato (3.1.3), etcétera. Finalmente, el cuarto dígito indica específicamente la acción de la enzima en cuestión.

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Preguntas de discusión discusión del tema 7. 1. ¿Qué es una enzima? 2. ¿Dónde encontramos enzimas? 3. ¿Qué son los cofactores? 4. Mencione los seis grupos que constituyen la clasificación general de las enzimas 5. ¿Qué actividad realizan la hidrolasas?


Sí

No

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TEMA 8 8. Establecer las condiciones necesarias para la in activación de enzimas. 8.1.1. Describir que es actividad enzimática. 8.2.1. Explicar las cinéticas de las reacciones catalizadas por enzimas. 8.3.1. Identificar los efectos del pH y temperatura sobre la actividad enzimática de las enzimas. 8.4.1. Indicar los principales procesos de inhibición enzimática empleados en el procesamiento de alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Actividad enzimática Las enzimas catalizan reacciones biológicas. LA potencia o actividad de una enzima no puede medirse en términos de su concentración, ya que puede estar presente pero en forma desnaturalizada y sin funcionalidad; por resta razón se emplea la Unidad Internacional de Actividad Enzimática, definida como la cantidad de enzima que se requiere para transformar una micromol de sustrato en producto por minuto, en las condiciones óptimas de pH y temperatura; la concentración de sustrato deberá de ser aquélla en que la enzima se encuentre actuando con su velocidad máxima, lo que, como se verá más adelante, equivale a las condiciones de saturación. Cuando resulta difícil caracterizar el sustrato se utiliza la actividad específica, que se define como las unidades de actividad de la enzima en relación con la cantidad e proteína en miligramos; es decir, cuanto más pura sea, mayor será el porcentaje de actividad por miligramo de proteína. Otro término que se emplea es el número de recambio, que equivale al número de moléculas de sustrato transformadas en producto, por minuto, por molécula de enzima. En general, en la mayoría de las transformaciones que sufren los alimentos se tienen valores del número de recambio que van desde varios miles hasta millones ; por ejemplo, los valores de esta unidad para la invertasa, la polifenol oxidasa, la lipoxigenasa, la lactasa y la B-amilasa, son de 42 000, 120 000, 180 000, 750 000 y 1 2000 000, respectivamente.

Efectos del pH

Efecto del pH en la actividad enzimática: (a), pH óptimo; (b), intervalo de estabilidad de la enzima; (c), intervalo de inactivación reversible, y (d), inactivación instantánea

La actividad de las enzimas depende mucho de la concentración de iones de hidrógeno del medio, ya que esto afecta el grado de ionización de los aminoácidos del sitio activo, del sustrato, o del complejo enzima-sustrato; todo esto llega a influir en la afinidad que tenga la enzima por el sustrato. En los casos en que los sustratos no son ionizables (vb. La mayoría de los hidratos hidratos de carbono y de los lípidos), los grupos iónicos de las enzimas son los únicos afectados por el pH.

Por esta razón todas las enzimas presentan una máxima actividad catalítica a un cierto valor óptima de pH, en un intervalo de 5 a 8, aun cuando existen excepciones muy importantes, como es el caso de la pepsina del estómago, que tiene Página 144 de 172

un pH óptimo de 1.8. En la figura se observa que los valores extremos de pH causan la inactivación de las enzimas ya que se induce su desnaturalización mediante el mecanismo descrito en el capitulo de las proteínas. El pH de la mayoría de los alimentos varía entre 3.0 y 7.0 y en pocos casos se encuentran en el lado alcalino; sólo las frutas y sus derivados tienen un pH más ácido que llega a ser de 2.2.

Efectos de la temperatura

Como sucede en la mayoría de las reacciones químicas, la velocidad de las enzimáticas aumenta con la temperatura, pero sólo en el intervalo en que la enzima es estable y retiene su capacidad catalítica; en casos extremos, cuando se incrementa mucho la temperatura, se favorece la desnaturalización desnaturalizac ión y consecuentemente esta proteína pierde su capacidad catalizadora. Por esta razón, cada enzima tiene un intervalo óptimo de temperatura en el cual se logra la mayor actividad; la mayoría tiene su óptimo entre 30 y 45 °C, y se inactiva a más de 55 °C.

Efecto de la temperatura en la actividad catalítica de las enzimas

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Preguntas de discusión discusión del tema 8. 1. ¿Cómo se mide la actividad enzimática? 2. ¿Cómo se define una Unidad Internacional de Actividad Enzimática? 3. ¿Generalmente en qué rango de pH la mayoría de las enzimas presentan un máximo de actividad catalítica? 4. ¿Qué ocasionan en las enzimas los valores de pH extremos? 5. ¿Generalmente en qué rango de temperatura la mayoría de las enzimas presentan un máximo de actividad catalítica? 6. ¿A qué temperatura se inactivan las enzimas?


Sí

No

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TEMA 9 9. Ilustrar los principales usos de las enzimas en los procesos alimentarios. 9.1.1. Reconocer las principales enzimas relacionadas con los alimentos. 9.2.1. Identificar los principales indicadores usados en la evaluación de la calidad de proteínas en alimentos. 9.3.1. Utilizar algunas enzimas durante el proceso de elaboración de un producto alimenticio. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Evaluación de los los principales usos de de las enzimas en alimentos El control de calidad de ciertos alimentos se puede llevar a cabo rutinariamente de manera indirecta a través del análisis de la actividad de ciertas enzimas; la presencia o la ausencia de algunas enzimas en particular se relaciona con una determinada condición microbiológica o química de un producto. El ejemplo más común es el de la fosfatasa alcalina que se usa para verificar la efectividad de la pasteurización de la leche; la finalidad de este tratamiento térmico, que se lleva a cabo a 71 °C durante 15 segundos, es destruir el bacilo de la tuberculosis, así como la Coxiella burnetti causante de la fiebre Q. Este calentamiento también es suficiente para inactivar la fosfatasa alcalina. Después de la pasteurización se determina la actividad residual de esta enzima mediante un análisis colorimétrico del fenol que la fosfatasa libera del fenilfosfato disódico; esta prueba, que es muy rutinaria en la industria de lácteos, se leva acabo en unos cuantos Si el resultado del análisis es negativo (no hay liberación de fenol y consecuentemente no se produce una coloración), quiere decir que la fosfatasa se inactivo, lo mismo que los microorganismos mencionados que son más termolábiles que la propia enzima. De no emplearse este sistema se tendría que recurrir recurrir a métodos microbiológicos que implican implican mucho más tiempo. La prueba de la fosfatasa debe, pues, interpretarse con mucha precaución; un resultado puede deberse a varios factores: a) una pasteurización inadecuada; b) contaminación con leche cruda, sin pasteurizar, c) contaminación microbiana posterior a la pasteurización, y e) reactivación de la fosfatasa. De igual manera, la catalasa también se utiliza para medir la contaminación contaminación microbiana de diversos alimentos, así como la mastitis en la vacas. Dada su resistencia térmica, la peroxidasa se ha usado desde hace tiempo como un indicador del escaldado de algunos productos vegetales; sin embargo; en ciertos casos se ha sugerido medir en su lugar la lipoxigenasa, por considerarse un método más eficiente. Con este mismo criterio se ha sugerido emplear otras enzimas para el control de la calidad de algunos alimentos, entre ellas: a) invertasa para la pasteurización de la cerveza; b) amilasa para determinar un calentamiento excesivo de mieles; c) esterasas para la contaminación con hongo; d) N-acetil-a-D-glucoaminidasa para la destrucción de salmonella en huevos pasteurizados, y e) deshidrogenasa para la contaminación microbiana en la leche.

Enzimas endógenas de los alimentos El técnico debe conocer las principales actividades enzimáticas que se encuentran en un determinado producto para así poder controlar su acción. En ciertos casos las transformaciones efectuadas por esto catalizadores biológicos traen consigo deterioros muy graves que provocan, incluso, la perdida total del alimento, pero en otros, se desea estos cambios pues traen beneficios, como mejoramiento del color, el sabor, la textura, la calidad nutricional, etc. Página 147 de 172

A continuación estudiamos algunas enzimas mas relevantes que se encuentran en los alimentos.

ENZIMAS ENDÓGENAS EN ALIMENTOS ENZIMA

ALIMENTOS

ACCIÓN

Amilasa

Malta germinal

Convierte el almidón del endospermo en azúcares fermentables por levaduras para la elaboración de las cervezas.

Papa

Convierte azúcares.

Papa

Cataliza el equilibrio entre el almidón y los azúcares.

Peroxidasa

Vegetales

Catepsina

Carne

Causa olores indeseables durante el almacenamiento. Cambios catalíticos en el tejido, lo que resulta en un ablandamiento natural sin un cambio visible en la membrana externa de la fibra muscular.

Invertasa

Miel

Las abejas producen en forma natural azúcar invertido.

Mirosinasa

Mostaza, rábano

Lipasa

Leche

Proteasa

Harina de trigo

Esterasa

Frutas

Convierte los tioglucósidos en isotiocianatos y azúcares cuando el alimento sufre daños físicos en su tejido; los tioglucósidos son responsables del aroma. Hidroliza las grasas y producen un olor desagradable en productos lácteos. Degrada el gluten, lo que causa una reproducción en el volumen del pan. Produce ésteres durante la maduración que son responsables del olor y sabor.

el

almidón

en

ADAPTACIÓN INDUSTRIAL El proceso de malteado incrementa el contenido de amilasas para hidrolizar el almidón que proviene de la malta y otros cereales. Un precalentamiento activa la enzima, lo que produce un aumento de azúcares y de la dulzura. El almacenamiento a una temperatura óptima cambia el equilibrio hacia la acumulación de almidón en lugar de glucosa, con lo que se reduce el oscurecimiento durante el freído. Los tratamientos térmicos inactivan las enzimas. La carne es almacenada a 4°C para su ablandamiento. Las irradiaciones controlan el crecimiento microbiano y permiten usar temperaturas más elevadas para acelerar el ablandamiento. Las abejas construyen los panales para lograr una máxima producción de azúcar invertido en la miel. Para optimizar la retención del olor hay que cortar el alimento justo antes de consumirse. Los tratamientos térmicos desnaturalizan la enzima. Las proteasas se inactivan por agentes oxidantes como los bromatos. El sabor, el olor y la textura de las frutas determinan las condiciones de cosecha, almacenamiento y procesamiento.

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Aliinasa

Cebolla y ajo

Produce los olores al actuar sobre Para optimizar la retención del sus correspondientes precursores olor hay que cortar el alimento cuando el tejido se daña justo antes de consumirse. mecánicamente.

polifenoloxidasa

Frutas y vegetales

Oscurecimiento aeróbico del Las frutas se pueden proteger alimento durante el daño físico por la adición de SO2, ac. del tejido. Ascórbico y cítrico, o bien al evitar su exposición al oxigeno. Los tratamientos térmicos como el escaldado destruyen la enzima. El glucógeno se convierte en ac. El sacrificio se efectúa con Láctico y baja el pH de 7.0 a 5.4 animales bien alimentados y cuando existe una alta reserva del descansados. polisacárido, este pH es deseable para producir un buen color y aumentar la calidad biológica de la carne. Cuando el animal se somete a un fuerte ejercicio físico antes del sacrificio, el pH se reduce solo hasta 6.6 y la carne adquiere adquiere un color color obscuro y se vuelve mas susceptible a daños por microorganismos.

Sistema enzimático carne de la glucólisis.

Uso industrial de las enzimas. De las miles de enzimas conocidas solo algunas se producen en escala industrial para emplearse en la manufactura tanto de alimentos como de las materias primas para su elaboración. Cada día aumenta el numero de reacciones que se efectúan por rutas enzimáticas y estas tendencias seguramente aumentara a medida que existan mas catalizadores catalizadores de de este tipo en el comercio, aprecios accesibles.

FUENTES COMERCIALES DE PREPARACIONES ENZIMATICAS Vegetal Malta Trigo Piña Higo Papaya Soya

a-Amilasa, B-amilasa, B-glucanasa B-Amilasa Bromelina Ficina Papaína Lipoxigenasa

Animal Estómago porcino Páncreas Estómago de rumiantes Estómago de rumiantes Hígado de bovino

Pepsina Tripsina, lipasa Renina Lipasa Catalasa

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Las enzimas industriales son de origen animal, vegetal y microbiológico, pero las mas abundantes son las ultimas. Tanto los hongos como las levaduras y las bacterias que se emplean para este fin, tienen muchas ventajas en la producción de estos catalizadores, ya que incluso se les puede alterar su sistema regulador de síntesis para que produzcan mas cantidad. La ingeniería genética puede “diseñar” un determinado organismo aislando el material genético que codifica la síntesis de una enzima, e introduciéndolo a otro microorganismo más manejable. En el cuadro enlistan los microorganismos más importantes en la producción de enzimas, entre los cuales destacan Aspergillus niger, A. oryzae y Bacillus subtilis, que han demostrado un alto rendimiento; sus productos son inocuos ya que no sintetizan paralelamente los agentes tóxicos o antibióticos que a veces se encuentran en las formulaciones enzimáticas comerciales.

FUENTES COMERCIALES DE PREPARACIONES ENZIMATICAS Hongos Aspergilus oryzae

Aspergillus niger

Rhizopus oryzae

Mucor pusillus Mucor miehei Trichoderma reesei

A-Amilasa,

glucoamilasa, lactasa, proteasa, lipasa a-amilasa, B-glucanasa, glucoamilasa, celulasa, hemicelulasa, lacatasa, pectinasa, proteasa, lipasa, catalasa, glucosa oxidasa, naranginasa, pululanasa a-Amilasa, glucoamilasa, pectinasa Proteasa, sustituto de la renina Proteasa, sustituto de la renina Proteasa, sustituto de la renina

Bacterias Bacillus subtilis

a-Amilasa, B-glucanasa,

proteasas

neutra y alcalinas Bacillus lichenniformis Bacilus polymyxa Bacilus cereus Micrococcus lysodeikticus Bacillus coagulans Streptococcus olivacens Streptococcus olivochromogenes Streptococcus rubiginosus Streptococcus mitis Levaduras Saccharomyces sp.

a-Amilasa, proteasa a-Amilasa a-Amilasa

Catalasa Glucosa isomerasa Glucosa isomerasa Glucosa isomerasa Glucosa isomerasa Pululanasa Invertasa

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Preguntas de discusión discusión del tema 9. 1. ¿Cuál es el uso de la enzima fosfatasa alcalina? 2. ¿Cuál es el uso de la enzima catalasa? 3. ¿Cuál es el uso de la enzima peroxidasa? 4. A parte de las anteriores menciona otras cuatro enzimas usadas en el control de la calidad de alimentos 5.¿Cuál es el uso o función de la enzima amilasa? 6. .¿Cuál es el uso o función de la enzima catepsina? 7. .¿Cuál es el uso o función de la enzima invertasa? 8. .¿Cuál es el uso o función de las enzimas lipasas? 9. .¿Cuál es el uso o función de las enzimas proteasas? 10. .¿Cuál es el uso o función de las enzimas estearasas? 11. .¿Cuál es el uso o función de la enzima polifenoloxidasa? 12. .¿Cuál es el uso o función de la enzima renina? 13. Qué tipos de organismos se usan para la obtención industrial de enzimas de uso en alimentos


Sí

No

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UNIDAD 5 VITAMINAS Y MINERALES

INTRODUCCIÓN

Las vitaminas y los minerales químicamente son grupos de constituyentes de los alimentos que son tan heterogéneos que lo único que comparten en común es que son un grupo de compuestos considerados como micro nutrientes vitales en las funciones biológicas de todos los seres vivos, por lo que su presencia en los alimentos debe ser siempre considerada por todos aquellos involucrados en el diseño, desarrollo y procesamiento de productos alimenticios. Por lo anterior, la presente unidad inicia con la identificación, clasificación y determinación de las principales funciones y fuentes de dichas vitaminas y minerales, pasando posteriormente a hablar de todos aquellos factores que afectan su estabilidad en los alimentos y por ello su disminución o eliminación total de los alimentos. Finalmente esbozaremos las principales formas de enriquecimiento, restitución y/o fortificación de éstos dentro de los alimentos con la finalidad de usarlos dentro del diseño de productos alimenticios. Esta unidad esta integrada por cinco objetivos de aprendizaje que le permitirán al alumno reflexionar acerca de tomar siempre en cuenta a todos estos micro nutrientes en el desarrollo de proceso alimenticios y cuidar su delicada y vital presencia en los alimentos. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE (LOS DE LA UNIDAD UNICAMENTE)

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1. . Identificar las principales vitaminas según su clasificación, función y fuente 2. Identificar los principales factores que afectan la estabilidad la estabilidad de las vitaminas. 3. Esbozar las principales formas de enriquecimiento, restitución y/o fortificación de alimentos con vitaminas. 4. Identificar los principales minerales según su clasificación, función y fuente 5. Esbozar las principales formas de enriquecimiento, restitución y/o fortificación de alimentos con minerales.

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TEMA 1 1. Identificar las principales vitaminas según su clasificación, función y fuente 1.1.1. Identificar las principales fuentes y funciones de las vitaminas. 1.2.1. Reconocer las vitaminas según su clasificación y estructura. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Clasificación, función y principales fuentes de vitaminas Antecedentes históricos: Para el buen funcionamiento de nuestro organismo además de proteínas, carbohidratos, lípidos, ácidos nucleicos, contienen también unas sustancias orgánicas orgánicas que actúan en cantidades mínimas, mínimas, denominadas vitaminas. Aunque estas sustancias sustancias son vitales para muchas formas de vida, su importancia biológica se manifestó debido a que algunos organismos no las pueden sintetizar , y deben adquirirlas, por tanto, de procedencia exógeno. La historia de las vitaminas, uno de los episodios más importantes en la historia de la bioquímica, ha afectado profundamente a la salud y al bienestar humano desde la antigüedad, en el siglo XVII se utilizó aceite de hígado de bacalao para prevenir el raquitismo, mas tarde se utilizo el jugo de lima para prevenir el escorbuto, que afectaba a los marinos de la armada británica. Pero no fue hasta el año de 1912 en que el inglés F. G. Hopkins demostró experimentalmente que los animales necesitan necesitan algo más que proteínas, grasas y carbohidratos carbohidratos en la dieta para su crecimiento crecimiento normal. Postuló que uno o más factores accesorios presentes en los alimentos naturales eran también necesarios para la nutrición animal. En el mismo año Casimir Funk obtuvo un concentrado de una amina a partir de la cascarilla del arroz que aliviaba los síntomas del beriberi, enfermedad corriente entonces entre los marineros japoneses limitada una dieta de arroz molido o descascarillado, a estas sustancia que evita la enfermedad le denominó VITAMINA, indicativo de amina esencial para la vida(Actualmente se conserva el nombre aunque muchas de las sustancias de esta clase no son aminas. Poco tiempo después se puso de manifiesto que deberían existir varias vitaminas que evitaban algunas enfermedades. En la actualidad una definición de vitamina es la siguiente:

Vitaminas.- Son compuestos orgánicos esenciales para la vida. Cada vitamina es una agrupación especifica de elementos responsables de la regulación de nuestros procesos metabólicos vitales. Hay que distinguir entre dos clases de vitaminas: liposolubles e hidrosolubles. Vitaminas liposolubles: Las vitaminas liposolubles requieren la presencia de grasas o aceites en nuestro tubo digestivo para ser absorbidas por nuestro cuerpo. Estas, a menudo, pueden encontrarse en las partes grasas de la comida (carne, frutas y algunas verduras), la otra característica es que pueden ser almacenados en nuestro hígado y en otros órganos y tejidos. Entre estas vitaminas se encuentran: A, D, E, K.

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Vitaminas hidrosolubles: Las vitaminas hidrosolubles requieren agua en el tubo digestivo para poder ser absorbidas por nuestro cuerpo. Estas no pueden ser almacenadas de modo significativo por lo que deben reemplazarse a diario, se les conoce también con el nombre de vitaminas del complejo B, a excepción de la vitamina C. Entre estas vitaminas vitaminas las más importantes importantes se encuentrán: tiamina( B1), riboflavina riboflavina (B2), Niacina (B3), (B3), Piridoxina (B6), biotina ( ), acido fólico (B9), ácido pantotenico pantotenico (B5), cobalamina (B12), y ácido ascórbico (Vitamina (Vitamina C).

Principales fuentes y funciones de las vitaminas: Vitaminas liposolubles: Vitamina A: Función: Necesaria para el desarrollo de los huesos, para mantener las células de las mucosas y de la piel y, en general, para el funcionamiento de todos los tejidos, previniendo infecciones respiratorias. el retinol ayuda a mejorar la visión nocturna, por su capacidad en convertirse en retinal (de ahí su nombre), suministrando moléculas para el proceso de la visión. ayuda, por tanto, en muchos desórdenes de los ojos. el beta-caroteno (también llamado pro-vitamina a), es uno de los principales antioxidantes que se encuentran en la naturaleza, un elemento esencial en la lucha contra los radicales libres y por lo tanto en la prevención de ciertas enfermedades, tales como el cáncer. Deficiencia: incrementa la probabilidad de sufrir dolencias en las articulaciones ya que dificulta la regeneración de los huesos; ceguera crepuscular (mal llamada ceguera nocturna); disminución de la agudeza visual cuando oscurece; sensibilidad a infecciones como el sarampión y sequedad de la conjuntiva ocular, entre otros. Recomendaciones: la ingestión de esta vitamina ha de ir acompañada de una adecuada dieta proteínica, de otra forma se dificultaría su transporte en sangre y metabolismo. la vitamina a es destruida fácilmente por factores tales como la contaminación ambiental. queda protegida de esta rápida destrucción cuando es ingerida junto a alimentos ricos en vitamina e. las intoxicaciones derivada de la ingestión de una dosis alta de origen alimentario son excepcionales. por un consumo inadecuado de suplementos vitamínicos: descamación de la piel, dolor abdominal y vómitos. los síntomas desaparecen al dejar de tomarlas. Fuentes alimentarías: retinol: hígado, pescado graso, yema de huevo, mantequilla y queso. beta caroteno: albaricoque, melón, zanahoria, mango, melocotón, espinacas, coles de Bruselas, tomate. Vitamina D: Función: Asegura la correcta absorción del calcio y fósforo necesarios para el mantenimiento de los huesos y dientes sanos, de las articulaciones y del sistema nervioso. vital para la prevención y tratamiento de la osteoporosis.Deficiencia:Debilidad osteoporosis.Deficiencia:Debilidad ósea y muscular, pudiendo provocar en los niños un anormal desarrollo óseo (raquitismo). Aquellos que trabajan de noche o que no están suficientemente expuestos al sol deben tener un especial cuidado en su dieta.Recomendaciones:al ser liposoluble, por lo tanto no eliminable fácilmente por la orina, un uso excesivo continuo de esta vitamina tiene un efecto tóxico, se rompe el balance entre el calcio y el fosfato y se crean depósitos de calcio en los tejidos blandos, paredes de los vasos sanguíneos y riñones. una exposición normal al sol y una correcta alimentación son suficientes para alcanzar un nivel adecuado. la pigmentación adquirida tras la exposición al sol es una defensa que reduce la producción de vitamina d.Fuentes alimentarías:Aceite alimentarías:Acei te de hígado de pescado, sardinas, arenque, salmón, atún, hígado, leche, mantequilla y ye ma de huevo.

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Vitamina E: También conocida como tocoferol, se han identificado cuatro diferentes tipos: alfa, beta, gamma y delta.

Función: Ayuda a evitar la oxidación producida por los radicales libres, manteniendo la integridad de la membrana celular. Protege también contra la destrucción de la vitamina A, el selenio, los aminoácidos sulfurados y la vitamina C. Alivia la fatiga, previene y disuelve los coágulos sanguíneos y, junto con la vitamina A, protege a los pulmones de la contaminación. Proporciona oxígeno al organismo y retarda el envejecimiento celular, por lo que mantiene joven el cuerpo. También acelera la cicatrización de las quemaduras, ayuda a prevenir los abortos espontáneos y calambres en las piernas. Es vital para el metabolismo del hígado, del tejido muscular liso y estriado y del miocardio; protege del deterioro a la glándula suprarrenal y es esencial en la formación de fibras colágenas y elásticas del tejido conjuntivo.Deficiencia:Se conjuntivo.Deficiencia:Se presenta en aquellas personas con dificultades para absorber la grasa o bien que toman una cantidad excesiva de grasas y en los bebés prematuros. Provoca la destrucción de los glóbulos rojos, degeneración muscular, algunas anemias y trastornos de la reproducción. Deficiencia: Si tomas suplementos de hierro debes separar la ingestión de suplementos de vitamina E unas ocho horas. En dosis altas puede aumentar la presión en los hipertensos, por lo que, si es ingerida en forma de suplemento, debe tomarse gradualmente. Fuentes alimenticias: Frutas y vegetales con contenido en vitamina E (% de cantidad diaria recomendada por 100g).1/2 aguacate Boniato Bróculi Ciruela Espinacas Espárragos Manzana Moras Plátano Tomate Zanahoria 30 % 50 % 11 % 6 % 20 % 25 % 2 % 10 % 2 % 12 % 5 % Vitamina K Función: Básica para la formación de ciertas proteínas y necesaria para una coagulación normal. Deficiencia: Reducción de la protrombina, factor coagulante, que conduce a una dificultad en la coagulación y una tendencia a las hemorragias. A los bebés recién nacidos se les suele dar un suplemento, ya que el intestino carece en ese momento de la bacteria necesaria para sintetizar la vitamina. En adultos y niños esta deficiencia es normalmente resultado de una enfermedad o de largos tratamientos con medicamentos, destructores muchas veces de las bacterias del intestino. Recomendaciones: Si estas tomando anticoagulantes, esta vitamina elimina sus efectos. Fuentes alimentarías: se encuentra ampliamente distribuida en los alimentos, pero en mayor cantidad de huevo, hígado, riñón, también en vegetales verdes (acelgas, espinacas), frutas y semillas. Vitaminas hidrosolubles: Tiamina (B1) También denominada tiamina, forma parte del grupo B por lo que su acciónpotenciada por el resto de las vitaminas del grupo Función: Es la gran aliada del estado de ánimo por su efecto benéfico sobre el sistema nervioso y la actitud mental. Ayuda en casos de depresión, irritabilidad, pérdida de memoria, pérdida de concentración y agotamiento. Favorece el crecimiento y ayuda a la digestión de carbohidratos.Deficienc carbohidratos.Deficiencia:Su ia:Su deficiencia produce desgana, mal humor y poco rendimiento en general, pudiendo incluso conducir a dolores nerviosos y graves síntomas de parálisis. Al estar muy ligada al transporte de energía, su necesidad varía en función de la dieta, por lo que es recomendable una mayor cantidad para aquellos que ingieran muchos carbohidratos refinados, refinados, tales como el pan y arroz blanco, pasta y azúcar; para personas de avanzada edad y para aquellos con una dieta reducida. También para fumadores y personas que beben alcohol. Varios síntomas clínicos atribuidos al exceso de alcohol son deficiencias que provoca éste en la absorción de la vitamina. Lo mismo sucede en el caso de un uso inmoderado de té o café, debido principalmente a los taninos y los ácidos de estas sustancias. Consideraciones:Un suministro excesivo de vitamina B1 puede afectar la producción de tiroxina de la glándula tiroides y causar pérdidas en las otras vitaminas del grupo B, por lo que es recomendable que se tomen todas las vitaminas de este grupo de una forma natural, evitando cualquier exceso artificial. Fuentes alimentarias: Hueva de bacalao, germen de trigo, cacahuetes, avena, tocino, cerdo y pan.

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Riboflavina (B2) La riboflavina es uno de los integrantes de una importante familia de compuestos denominados flavina, esenciales en el proceso de liberación de energía en todas las células Función:Vital para el crecimiento, la reproducción reproducción y el buen estado de la piel, uñas, cabellos y membranas mucosas. También beneficia la visión y alivia la fatiga de los ojos. Deficiencia:Su deficiencia provoca la inflamación de la comisura de la boca y de la lengua, dermatitis seborreica, dolor de garganta y anemia. Recomendaciones:Es destruida fácilmente por la luz, especialmente por la ultravioleta. La leche, con un alto contenido de esta vitamina, envasada en cartones opacos esta más protegida que en envases de vidrio. Fuentes alimenticias:Hígado, leche, queso, huevos, vegetales verdes, avena y legumbres.

Niacina (B3) La niacina, también conocida como ácido nicotínico o niacinamida, puede ser sintetizada por el organismo mientras no falten las otras vitaminas del grupo B.

Función: Es vital en la liberación de energía para el mantenimiento de la integridad de todas las celular del organismo y para formar neurotransmisores. Es esencial para la síntesis de hormonas sexuales, y la formación de cortisona, torixina e insulina en el organismo, ayudando, por tanto y entre otras cosas, a mantener una piel sana y un sistema digestivo eficiente. Es indispensable para la salud del cerebro y del sistema nervioso. Deficiencia: La deficiencia de esta vitamina puede estar provocada por tratamientos prolongados de ciertos medicamentos. Su ausencia puede provocar dermatitis, trastornos gastrointestinales gastrointestinales (dolores gástricos, pérdidas de apetito y diarrea), fatiga, depresión e incluso demencia. Produce pelagra, enfermedad tiempo atrás muy temida y conocida por el mal de las tres D (dermatitis, diarrea y demencia). Recomendaciones: En dosis altas la niacina se utiliza para tratar enfermedades como hipercolesterolemia. Puede provocar rubor facial, prurito, alteraciones gastrointestinales gastrointestinales o agravar el asma. Puede asimismo provocar una elevación del ácido úrico. Fuentes alimentarías: Carne magra, pescado, levadura de cerveza, salvado de trigo, cacahuates, el germen y harina integral de trigo, orejones de melocotón y albaricoque, maíz, pimiento rojo, verduras de hoja, tomate, melón, mango, leche, queso y huevos.

Acido pantoténico (B5): Mas conocido como ácido pantoténico que vitamina B5, esta presente en casi todas las materias vivas. Función: Ayuda a liberar energía de los alimentos, a la conversión de grasas y azúcares en energía. Esencial en la síntesis de colesterol, de la grasa y de los glóbulos rojos. Ayuda a la síntesis de anticuerpos, a la formación de las células, al crecimiento y al desarrollo del sistema nervioso. Por último contribuye a cicatrizar las héridas y prevenir la fatiga. Deficiencia: Es poco probable por ser tan común en los alimentos naturales pero, en el caso de que se dé, provoca desórdenes de la piel y de la sangre, hipoglucemia hipoglucemia y úlceras duodenales. Recomendaciones: Esta vitamina se encuentra en caso todos los alimentos, pero siempre y cuando no hayan sido procesados en exceso no congelados.

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Fuentes alimentarías: En todas las carnes y vegetales, en especial en el hígado, las frutas frescas y frutos secos.

Piridoxina (B6) La piridoxina es una de las vitaminas hidrosolubles del complejo B, y es utilizada con mucha frecuencia por las mujeres como suplemento alimentario pre-menstrual. Función:Es esencial para el crecimiento ya que ayuda a asimilar adecuadamente las proteínas, carbohidratos y las grasas y sin ella el organismo no puede fabricar anticuerpos ni glóbulos rojos. Es básica para la formación de niacina (vitamina B3), ayuda a absorber la vitamina B12, a producir el ácido clorhídrico del estómago e interviene en el metabolismo del magnesio. También ayuda a prevenir enfermedades nerviosas y de la piel. Deficiencia:Provoca Deficiencia:Provo ca nerviosismo, depresión, debilidad y desórdenes en la piel. Es recomendable aumentar su absorción al tomar la píldora anticonceptiva, al producirse con esta una ruptura en el equilibrio hormonal. Está también ligada íntimamente con la arteriosclerosis, en los casos de una dieta rica en grasas y pobre en piridoxina. Recomendaciones:Su efecto se ve potenciado si es tomada junto a las vitaminas B1, B2, B5, C y el magnesio. La toxicidad por dosis altas solo se asocia con la ingestión inadecuada de preparados vitamínicos. Varios gramos al día durante un periodo prolongado se asocian a graves neuropatías periféricas: alteración alteración en la marcha (ataxia) y torpeza en manos y pies. Fuentes alimenticias:Hígado, pollo, bacalao, salmón, queso, avena, huevos, aguacates y patatas.

Biotina ( B8) Fue aislada pro primera vez por el bioquímico bioquímico holandés F. Kogl, en 1935, a partir de un concentrado de hígado que se sabía sabía contenía factores de crecimiento por la levadura, su estructura fue resuelta por Vincent du Vigneaud (1901-1978) bioquímico estadounidense, estadounidense, en 1942 dedujo la fórmula y estructura de la vitamina, vitamina, que se confirmo con la síntesis al año siguiente. Función: Su función es participar en la formación de ácidos grasos y en la liberación de energía procedente de los hidratos de carbono. Deficiencia : Rara vez, usualmente en cantidades excesivas puede provocar: anorexia, nauseas, depresión, dermatitis. Fuentes alimentarías: Sintetizada por bacterias intestinales (tracto digestivo), levadura de cerveza, hígado.

Acido fólico (B9): Función: Actúa en unión con la vitamina B12 y es esencial para la reproducción de glóbulos rojos, importante en división celular y la producción de DNA y RNA (material genético). Auxiliar en el metabolismo de las proteínas. Fisiológicamente esta vitamina actúa también como ácido tetrahidrofólico, que se produce cuando las dobles ligaduras de los carbonos 5-6 y 7-8 del ácido fólico desaparecen y se saturan con hidrógenos. Deficiencia : Debido a que abunda sobre los vegetales verdes de hojas (espinacas, acelgas, etc), pocos son los casos de carencia que se presentan, los cuáles pueden ser anemia, depresión, fatiga, diarrea. Recomendaciones: Los requerimientos diarios son de 0.4 mg. al día. Fuentes alimentarías: Vegetales de hoja verde como espárragos, espinacas, acelgas, también se encuentra en la levadura de cerveza, germen de trigo, nueces, brócoli.

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Cobalamina o cianocobalamina (B12): De todas las vitaminas, esta tiene la estructura más compleja y aún no ha sido posible sintetizarla, los tratamientos térmicos muy intensos como la evaporación de la leche provocan fuertes pérdidas, en condiciones alcalinas se vuelve muy inestable a las radiaciones electromagnéticas electromagnéticas de rayos uv. Y al calor, la presencia de ácido ascórbico tiamina, niacina conjuntamente causan su destrucción, las sales férricas la estabilizan, las ferrosas la destruyen, en general la mayoría de los procesos industriales y caseros de de preparación de los alimentos causan pocas pérdidas pérdidas de esta vitamina. Función: Actúa como co-enzima importante en las reacciones de isomerización, deshidrogenación y metilación, interviene en la utilización de ácidos grasos en la síntesis de metionina a partir de homocisteína y en la formación de eritrocitos. Deficiencia: Su deficiencia en la dieta, en la imposibilidad de absorberla ocasiona en el hombre estado de anemia perniciosa, aunque la microflora intestinal la produce, es recomendable obtenerla de fuentes exógenas. Recomendaciones: Se recomienda un un consumo de 3 mg. diarios. Fuentes alimentarías: No existe en alimentos alimentos vegetales, solo se encuentra en leche, leche, carne y el huevo, huevo, pescado, moluscos, aves de corral. corral.

Vitamina C: Función: necesaria para producir colágeno, importante en el crecimiento y reparación de las células de los tejidos, encías, vasos, huesos y dientes, y para la metabolización de las grasas, por lo que se le atribuye el poder de reducir el colesterol. investigaciones han demostrado que una alimentación rica en vitamina c ofrece una protección añadida contra todo tipo de cánceres. efectos atribuidos a esta vitamina: mejor cicatrización de heridas, alivio de encías sangrantes, reducción del efecto de muchas sustancias productoras de alergias, prevención del resfriado común, y en general fortalecimiento de las defensas de nuestro organismo. deficiencia escorbuto: hemorragias de pequeño y gran tamaño en la piel que se transforman en articulares; inflamación de folículos pilosos, hinchazón y hemorragia en las encías, entre otros síntomas que pueden conducir a la muerte. Recomendaciones: se elimina a las tres horas de ingerirla, por lo que debe tomarse varias veces al día. se potencia en presencia de rioflavonoídes (presentes en la capa blanca de los cítricos debajo de la piel), calcio y magnesio. Fuentes alimentarías: Frutas y vegetales ricos en vitamina C (% de cantidad diaria recomendada por 100g). Coles de Bruselas Coliflor Fresas Grosellas Kiwi Limón melón naranja pimiento verde nabo tomate

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Preguntas de discusión discusión del tema 1. 1.- Cuales son las vitaminas que necesitan agua para su absorción en el tracto intestinal, y menciónalas: 2.- Cuales son las vitaminas que necesitan grasa para su absorción en el tracto intestinal y menciónalas:


Sí

No

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TEMA 2 2. Identificar los principales factores que afectan la estabilidad la estabilidad de las vitaminas. 2.1.1. Indicar los principales factores que destruyen o inestabilizan a las vitaminas en los alimentos. 2.2.1. Reconocer el grado de afectación de las vitaminas dentro de los alimentos ocasionado por los diversos factores destructores o desestabilidores. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Estabilidad de las vitaminas en los alimentos frescos, procesados y durante el almacenamiento Estabilidad de las vitaminas en alimentos frescos: El contenido de vitaminas en los alimentos alimentos es muy variado, principalmente cuando cuando se trata de productos procesados, procesados, en donde existe una transformación transformación en sus constituyentes, por lo que es recomendable recomendable consumir frutas y algunas verduras frescas, sin que hayan hayan sido sometidos algún proceso. En general las frutas y vegetales vegetales contienen una mayor mayor proporción de vitaminas hidrosolubles que de liposolubles, situación que se invierte en los alimentos de origen animal, sin embargo, hay varias excepciones, como en el caso de las espinacas y de las coles, ricas en vitamina k, o de las oleaginosas que tienen un porcentaje elevado de vitamina E. Los principales factores que afectán a las vitaminas contenidas en alimentos frescos frescos son los siguientes: 1.- Contaminación microbiana 2.- Actividad enzimática 3.- Reacciones químicas Para evitar estos cambios y conservar los productos durante largos tiempo, se someten a algún tipo de proceso, que van desde la congelación, deshidratación, conservas, etc.

Estabilidad de las vitaminas en los alimentos procesados y durante el almacenamiento. Como se menciono anteriormente los alimentos para conservarlos por más tiempo, se someten a procesos en los cuales algunos factores destruyen o inestabilizan a las vitaminas durante diversos procesos como a continuación se mencionan: Uso de altas temperaturas: escaldado, pasteurización, esterilización Uso de bajas temperaturas: refrigeración, congelación Eliminación del agua: deshidratación, concentración Empleo de aditivos: benzoatos, parabenos, NaCl, sacarosa Control del pH: acidificación, fermentación Irradiaciones: Radurización, radicidación En la realidad, los sistemas industriales de producción de alimentos están relacionados con uno o más de los anteriores principios. Página 160 de 172

En muchos casos, la aplicación de algunos de estos tratamientos trae consigo la alteración de las características nutritivas del alimento, es decir, que para que se conserve, se tiene que cambiar de alguna manera su naturaleza, y esto provoca una alteración en sus componentes. Por esta razón, el técnico debe tener un amplio conocimiento sobre la influencia que ejercen los diversos parámetros (pH, temperatura, fuerza iónica, etc.), en lo individual y en su pero sin perder de vista que las condiciones deben ser las adecuadas para retener al máximo sus factores nutritivos. Por lo tanto, es importante llegar a un punto óptimo o balance entre la destrucción de microorganismos y la preservación de vitaminas, aminoácidos, etcétera.

Factores que destruyen o inestabilizan a las vitaminas: Uso de altas temperaturas: Los procesos térmicos son los más generalizados en la industria, ya que es la forma más segura de eliminar los patógenos, pero su abuso destruye igualmente muchos de los nutrimentos con la consecuente reducción del valor nutritivo. Sin embargo, al comparar las velocidades de destrucción térmica de algunos de los constituyentes propios del alimento con las de algunos agentes indeseables, como son las enzimas y microorganismos, se desprenden varias conclusiones muy importantes.

Resistencia termica de varios constituyentes de los alimentos Constituyente Vitaminas Color, textura y sabor Enzimas Células vegetativas

Z (°C) 25-31 25-45 7-56 5-7

Ea (kcal/mol) 20-30 10-30 12-100 100-120

D121 (min) 100-1000 5-500 1-10

Donde: Z= Tiempo en °C, para reducir el 90% de microorganismos o del compuesto. Ea= Energía de activación (cal/mol) D121= Tiempo necesario a 121 °C para la destrucción destrucción del 90% de microorganismo o del compuesto en cuestión cuestión

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Preguntas de discusión discusión del tema 2. 1.- Menciona cuales son los factores que destruyén o inestabilizan a las vitaminas en los siguientes procesos. a) Escaldado, pasteurización y esterilizaci esterilización. ón. b) Congelación y refrigeración c) Acidificación, fermentación d) Deshidratación y concentración e) Radurización, radicidación f) Empleo de aditivo 2. Completa el siguiente cuatro, donde se observa la pérdida de nutrimentos durante el enlatado,,subraya cuales vitaminas son las que se pierden más en el proceso para cada alimento. ALIMENTO

B8

B9

B6

B5

A

B1

B2

B3

C

Espárragos Haba Ejote Remolacha Zanahoria Maíz Champiñón Chícharo Espinaca Tomate

3.-En base a lo aprendido aprendido en este este tema cuales frutas frutas y verduras verduras enlatadas recomendarías para para consumo humano, con el mínimo de pérdidas durante el proceso.


Sí

No

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TEMA 3 3. Esbozar las principales formas de enriquecimiento, restitución y/o fortificación de alimentos con vitaminas. 3.1.1. Describir la diferencia entre enriquecimiento, restitución y/o fortificación con vitaminas. 3.2.1. Indicar las mejores formas de realizar un enriquecimiento, restitución y/o fortificación con vitaminas. 3.3.1. Establecer los principales pasos para el enriquecimiento de un alimento con vitaminas. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Enriquecimiento, restitución y fortificación de alimentos con vitaminas y minerales Estudios realizados en base a alimentos alimentos existentes en el mercado se ha llegado llegado a la conclusión de que algunos requieren requieren de incrementar sus niveles de micro nutrientes, obtención, estabilidad estabilidad y vida media , por lo que en estados Unidos se han creado programas para monitorear estas deficiencias, deficiencias, ya que en muchos países requieren de estos alimentos fortificados, fortificados, pero que no han tenido la capacidad capacidad de implementar un control adecuado en los procesos, procesos, pero en Estados Unidos se han estado realizando investigaciones investigaciones en las cuales a los alimentos se les han fortificado para aumentar sus niveles nutricionales en su consumo, basándose en una estimación de los alimentos de origen origen natural, es muy recomendable que en el proceso de etiquetado se anote que son alimentos fortificados, especificando especificando quienes y en que cantidad se encuentrán presentes los micro nutrientes en dichos alimentos. Dos de las principales causas causas en la producción de alimentos fortificados fortificados es combatir el hambre en el mundo, y la desnutrición, la fortificación de alimentos apunta a contribuir a los micro nutrientes contenidos en los alimentos, en particular los jóvenes, niños y mujeres lactantes, serán los mas beneficiados con este tipo de alimentos. La fortificación de alimentos alimentos se ha desarrollo desde hace ya varios años, años, debido a que existen varios alimentos alimentos que no contienen ciertos micro nutrientes o que durante el proceso los pierden , los cuales son esenciales para el óptimo desarrollo y necesarios para las funciones metabólicas en nuestro organismo. en la década de los ‘70 se mezclaban harinas de soya y leche de soya con algunos alimentos para fortificarlos, aumentando su valor nutritivo con 7 vitaminas y seis minerales. en los ’80 se empezó a tratar los alimentos fortificados en cereales con vitamina B, hierro, y vitamina A, los cuales anteriormente carecían de ellos o eran muy deficientes. La atención que se tiene hacia los micro nutrientes en la calidad en los alimentos fortificados no es nuevo, la vitamina A y D han sido adecuadas en la adición en leches en polvos sin grasa, para fortificarlas y ser almacenadas por varios años, anteriormente, por la década de los 49 60 sin la adición de estos nutrimentos se presentaban serios problemas domésticos debido al corto tiempo de almacenamiento que presentaban. varias formulaciones has sido desarrolladas para fortificar a ciertos alimentos como son: harina de maíz, leches en polvo, harina de soya, harina de trigo, estos nuevos desarrollos en la tecnología de alimentos han ayudado principalmente a jóvenes y niños, los cuales necesitan de cantidades suficientes de estos micro nutrientes para su desarrollo.

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Principales formas de enriquecimiento, restitución y/o fortificación de vitaminas y minerales en alimentos Cereales procesados Generalmente el procesamiento de cereales incluye harinas: harinas: harinas de maíz, trigo, arroz, y cereales con soya fortificada. el procesamiento de cereales ha sido usado y distribuido en programas ayuda a niños en escuelas maternales y aquellos niños incluidos en programas de salud y ayuda de emergencia En el enriquecimiento en harinas, existen estándares de enriquecimiento establecidos por la FDA, en donde se indica un mínimo y un máximo en los niveles de hierro, tiamina, riboflavina y niacina por % de harina, en la adición de estos nutrientes, la vitamina A y calcio calcio son añadidas de acuerdo a las especificaciones especificaciones de la USDA/ASCS, en Estados Unidos. Aceites vegetales En la fortificación de alimentos con vitamina A, en cuanto a aceites vegetales es menos costoso y estudios recientes principalmente en Canadá indican que la adición de vitamina a en los aceites vegetales son mas estables, pero actualmente la adición de esta vitamina no se realiza en muchas partes, aunque podría ser una buena recomendación realizarlo. Sal En los programas para la fortificación de alimentos y la distribución para beneficiar a la humanidad, es sin duda la fortificación con yodo, únicamente las sales ionizadas son aceptadas como fortificantes. 50 Granos enteros Existen procedimientos para aumentar el contenido de micro nutrientes contenidos en granos enteros y la molienda de arroz, pero existen algunas desventajas desventajas en utilizar granos enteros enteros como un vehículo para la fortificación, fortificación, porque tienen un costos de material elevado, por lo que la fortificación de granos enteros no ha sido recomendada para los programas en alimentación Proceso de enriquecimiento de alimentos con minerales y minerales La tortilla es sin duda uno de los alimentos más consumidos en nuestro país, por su gran valor nutritivo y bajo consto. sin embargo investigaciones recientes han demostrado la carencia de ciertos micro nutrientes esenciales en nuestra dieta, como son vitaminas, minerales y algunos aminoácidos. a minoácidos. El proceso en la obtención de masa y posteriormente la tortilla es un método muy antiguo, en el cuál existe un proceso denominado nixtamalización que cumple varias funciones en el grano de maíz: -facilita el desprendimiento del pericarpio y la cubierta del grano -reduce la actividad microbiana -Mejora el sabor y aroma -Aumenta el valor nutritivo A pesar que el proceso de nixtamalización se aumenta el contenido nutricional, este pierde una fracción en el proceso de molienda, por este motivo en algunos países y recientemente en el nuestro se trata de fortificar a la tortilla con algunos micro nutrientes.

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PROCESO DE NIXTAMALIZACION Y ENRIQUECIMIENTO CON VITAMINA A Y MINERALES Grano de maíz

↓

Adición de 2-3 lts. agua ↓

Adición de Ca(OH)2 al 2% ↓

Calentamiento por 30-45 minutos ↓

Escurrimiento del grano durante 14-16 horas ↓

Adición de sustancias fortificantes: Vitaminas y minerales en solución según especificación FDA ↓

Proceso de molienda normal (molinos) ↓

Obtención de la masa ↓

Elaboración de tortillas

Costos e impacto nutricional nutricional en la fortificación de alimentos Los costos de enriquecimiento y fortificación de ingredientes utilizados utilizados en Estados Unidos son relativamente bajos en comparación con el valor total de las mercancías, si esto se estimara en los costos para la fortificación con ingrediente estos representan el 2.5 y 5 % del valor total de los cereales cereales procesados y alimentos mezclados, mezclados, respectivamente, respectivamente, de cualquier cualquier manera, estos costos únicamente reflejan los costos de los fortificantes, otros costos asociados para el enriquecimiento incluyen: mezclado, empaquetado, empaquetado, y en la medida de control de calidad, las cuales no no se incluyen en estas estimaciones estimaciones

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Preguntas de discusión discusión del tema 3. 1.- Menciona porque es importante la fortificación de los alimentos? 2.- Cuales fueron las principales causas en la producción de alimentos fortificados? 3.- Cuales son las vitaminas mas importantes para la fortificación de alimentos? 4.- Cuales son los principales minerales adicionados a los alimentos y porque son importantes en nuestro organismo? 5.- Cuales son los alimentos procesados que conozcas que generalmente son fortificados con vitaminas o minerales?


Sí

No

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TEMA 4 4. Identificar los principales minerales según su clasificación, función y fuente 4.1.1. Indicar las principales fuentes, funciones y niveles de ingestión recomendados en los principales minerales. 4.2.1. Describir el proceso de cuantificación de algunos minerales en los alimentos. Ejercicio. Instrucciones: Instrucci ones: Escuche con atención la exposición del profesor referente a los temas marcados en el texto dado a continuación y durante el transcurso de la exposición marque o subraya las ideas o conceptos que el profesor resalte como de mayor importancia en el tema. Posteriormente Lea nuevamente todo el texto y conteste las preguntas formuladas al final de este tema.

Clasificación, función y principales fuentes de minerales Al igual que las vitaminas, algunos minerales son indispensables para el buen funcionamiento del organismo humano y su carencia puede provocar serios problemas de salud. Algunos de los principales cationes que los integran son: Calcio, Magnesio, sodio, potasio, hierro, cobre, manganeso, cobalto, zinc, y Molibdeno, por su parte, los aniones más importantes son fluoruro, fosfato, yoduro y cloruro. Muchos de ellos actúan como cofactores de enzimas, para controlar la presión osmótica de fluidos celulares y del pH, o como parte constitutiva de algunas macromoléculas. En el cuadro “5 f “ se resume las principales funciones biológicas de varios minerales, siendo los más importantes el calcio y el fósforo.

Fuentes, funciones y niveles recomendados de minerales en los alimentos Los minerales abundan en todos los alimentos, sin embargo, a diferencia de las vitaminas se sintetizan en situ, el contenido de las sales depende en gran medida del tipo de suelo y del agua utilizada en el cultivo de los vegetales, tanto para consumo humano como para los forrajeros. Es decir, las plantas sólo contendrán contendrán aquellos elementos químicos químicos que se les proporcione como parte de su nutrición, por el suelo (incluyendo fertilización, plaguicidas, etc), o por irrigación (lluvia, río, pozo, etcétera). En cada caso la concentración y el tipo de mineral será diferente y esto se reflejará en el alimento que se cosecha, al igual que el individuo o el animal que lo consume. La ingestión excesiva de sales sales y minerales puede causar graves daños al organismo organismo humano, por esta razón, en los últimos años se ha desatado una gran controversia en torno a la dieta de algunos países que ingieren cantidades elevadas de cloruro de sodio o sal común. En forma conjunta el cloro y el sodio forman parte del plasma sanguíneo y del líquido extracelular que rodea las células, en donde ayudan a mantener la presión osmótica, la acidez y la carga eléctrica. Además, el cloro se utiliza para la síntesis del ácido clorhídrico estomacal, mientras que el sodio actúa en la concentración muscular y en la conducción nerviosa. Independientemente de que esta sal se encuentra en la mayoría de los alimentos, en ocasiones se abusa de ella en la cocina. Se recomienda un consumo de 5-6 grs. Diarios para el adulto, cantidad que se encuentra en forma natural en los alimentos, cuando ésta se s e rebasa, pueden presentarse problemas de hipertensión arterial que puede incluso traer consecuencias fatales. Debido a que son hidrosolubles, la mayor parte de las perdidas de los minerales se producen por lixiviación en cualquier etapa en la que exista un contacto del agua con el alimento

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ELEMENTO Fósforo

Magnesio Sodio Potasio

FUNCION Formación de huesos, fosforilació fosforilaciónn de glucosa, transporte de ácidos grasos. Formación de huesos y dientes, coenzima del metabolismo de carbohidratos y proteínas Principal catión de liquido extracelular, control de la presión osmótica, balance ádico-base, permeabilidad de las células. Principal catión del líquido intracelular, balance ácido-base, formación de glucógeno y síntesis de proteínas Principal anión del líquido extracelular, digestión gástrica por HCl.

Cloro Azufre Hierro Cobre

Constituyente de las células, activador de enzimas reacc. De detoxificación Formación de hemoglobina, oxidación celular por citocromos, sistema inmunológico En enzimas, síntesis de hemoglobina, absorción y transporte de hierro, formación de huesos y constituyente del tejido cerebral. Síntesis de tiroxina (hormona tiroide) que controla la oxidación celular

Yodo Manganeso

Formación de urea, metabolismo de proteínas, oxdación de glucosa, síntesis de ácidos grasos. Constituyente de la vitamina 12, esencial en la formación de glóbulos rojos

Cobalto Flúor

Asociado con salud dental

Principales minerales en el organismo Calcio: Es el elemento químico más abundante en el ser humano y llega a representar representar 2% del peso corporal, des decir, decir, un individuo adulto contiene de 1000 a 1200 grs. de calcio. Aproximadamente, 99% del mismo se encuentra encuentra distribuido en las estructuras óseas y el resto en los fluidos celulares y en el interior de los tejidos, a pesar de que esta última fracción representa solo el 1%, tiene una enorme influencia funcional. Se recomienda una ingestión en los adultos de 500 mg. diarios y en embarazadas y madres lactando una ingestión de 1000 mg. diarios. Del Calcio que se consume, aproximadamente 40% se absorbe a través del intestino delgado y el resto se elimina en las heces; la absorción se favorece por la acción de la vitamina D, la lisina, la arginina, la lactosa y cuando se dan condiciones ácidas, ya que a pH alcalino es insoluble. La lactosa de la dieta se fermenta en la parte distal del intestino delgado, con la consecuente producción de ácido láctico y la reducción del pH; esto solubiliza el calcio y facilita su absorción; la leche contiene una alta concentración de calcio, además de vitamina D y lactosa, por lo que es un alimento por excelencia para obtener este mineral. La fracción de calcio que no se absorbe (aproximadamente el 60% del ingerido) y que se elimina, se incrementa por las dietas altas en grasas y bajas en vitamina D y por presencia de alcohol, fosfatos, fitatos, oxalatos, tiroxina y corticoides, así como la inmovilidad del individuo. Una vez que se absorbió, el calcio se acumula en el plasma sanguíneo en una proporción de 9 a 11 mg/100 ml; el calcio constituido por una fracción no ionizable que se une a las proteínas, y otra ionizable que aunque esta en una concentración baja, tiene características y funciones muy importantes: a)E la que suministra el calcio para la formación de huesos y dientes gracias a la hormona calcitonina y a las vitaminas A y C 40 Página 168 de 172

b) En el caso de que su concentración normal se reduzca (4.5 a 4.7 mg/100 ml), la hormona paratiroidea actúa o provee el cacio óseo necesario c) Interviene en un gran número de transformaciones y mecanismos, como son la coagulación de la sangre, la contracción muscular, etcétera.

Fósforo: Este elemento representa 1.0% del peso corporal, está muy relacionado con el calcio ya que juntos forman la hidroxiapatita, el 80% del P de un individuo se encuentra en los huesos y en los dientes, el resto se localiza en los fluidos extracelulares y actúa como un amortiguados de pH en la sangre, o en las células en donde participa en el metabolismo de las proteínas, los lípidos y los carbohidratos.

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Preguntas de discusión discusión del tema 4. 1. Liste los principales minerales para la salud humana


Sí

No

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VI GLOSARIO

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VII REFERENCIAS Badui, S. “Agua” En Química de los Alimentos, Editorial Alhambra Mexicana, Segunda Edición, México D.F., 1990, pp 13-40. Badui, S. “Hidratos de carbono” En Química de los Alimentos, Editorial Alhambra Mexicana, Segunda Edición, México D.F., 1990, pp 43-119. Badui, S. “Proteínas” En Química de los Alimentos, Editorial Alhambra Mexicana, Segunda Edición, México D.F., 1990, pp 125-203. Badui, S. “Lípidos” En Química de los Alimentos, Editorial Alhambra Mexicana, Segunda Edición, México D.F., 1990, pp 213-273. Badui, S. “Enzimas” En Química de los Alimentos, Editorial Alhambra Mexicana, Segunda Edición, México D.F., 1990, pp 281-324. Badui, S. “Vitaminas” En Química de los Alimentos, Editorial Alhambra Mexicana, Segunda Edición, México D.F., 1990, pp 329-373.

VIII ANEXOS

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Quimica de Alimentos 48930744

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