Unidad 1

Universidad de Guayaquil
Facultad de Ciencias
Químicas
BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS
Q.F. Carlos Valdiviezo Rogel, Msc.
carlos.valdiviezor@ug.edu.ec

Syllabus
 Se adjunta en grupo de Office 365
Planificación semestral y
ponderaciones
Actividad Cantidad Valoración
Examen 1 4
Actividades
(presenciales, lecturas
criticas, digitales,
grupales, individuales,
etc.)
3 + 2
Exposición 3 + 2
Trabajo de Consulta 1 + 2

INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA DE
LOS ALIMENTOS
Objetivos:
Conocer el programa de la asignatura, su división en
temas, su distribución temporal y las razones para ello.
Reconocer los objetivos generales de la asignatura
Seleccionar las fuentes a utilizar en función de una
necesidad de información concreta.
Utilizar las principales fuentes de información electrónica

Búsqueda de Información y Análisis
Consulta
Codex
alimentarius
FAO
FDA
Bibliotecas
Virtuales
INEN
INIAP
MAGAP
BEDCA

Composición Química de
Alimentos
Agua
Proteínas

Conceptos Básicos
 Alimento.- El alimento es cualquier sustancia normalmente ingerida por
los seres vivos con fines:
 nutricionales: regulación del anabolismo y mantenimiento de las
funciones fisiológicas, como el calentamiento corporal.
 psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.
Estos dos fines no han de cumplirse simultáneamente para que una
sustancia sea considerada alimento. Así, por ejemplo, las bebidas
alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí tienen un interés fruitivo.
Por ello, son consideradas alimento. Por el contrario, no se consideran
alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez ingeridas,
alteran las funciones metabólicas del organismo. De esta manera, la
goma de mascar, el tabaco, los medicamentos y demás drogas no se
consideran alimentos.
 Alimentación.- es la ingestión de alimento por parte de los organismos
para proveerse de sus necesidades alimenticias, fundamentalmente para
conseguir energía y desarrollarse. No hay que confundir alimentación con
nutrición, ya que esta última se da a nivel celular y la primera es la acción
de ingerir un alimento.

 Nutriente.- es un producto químico procedente del exterior de la célula y
que ésta necesita para realizar sus funciones vitales. Éste es tomado por
la célula y transformado en constituyente celular a través de un proceso
metabólico de biosíntesis llamado anabolismo o bien es degradado para
la obtención de otras moléculas y de energía.
 Los nutrientes son cualquier elemento o compuesto químico necesario
para el metabolismo de un ser vivo. Es decir, los nutrientes son algunas
de las sustancias contenidas en los alimentos que participan
activamente en las reacciones metabólicas para mantener las funciones
del organismo.
8
Carlos Valdiviezo Rogel

Calorías.- Cantidad de calor
necesaria para elevar un grado
la temperatura de un litro de
agua a la presión atmosférica
normal. Es una unidad de
energía en desuso, basada en
el calor específico del agua.
Aunque en el uso científico
actual, la unidad de energía es
el julio (del Sistema
Internacional de Unidades),
permanece el uso de la caloría
para expresar el poder
energético de los alimentos.
La caloría fue definida por
primera vez por el profesor
Nicolas Clément en 1824 como
una caloría-kilogramo y así se
introdujo en los diccionarios
franceses e ingleses durante el
periodo que va entre 1842 y
1867.
9

Clasificación de Alimentos
 Por los componentes químicos se han dividido en:
 Alimentos proteicos
 Hidrocarbonados y grasosos.
 Por los caracteres físicos se clasifican en:
 Alimentos sólidos.
 Semisólidos.
 Blandos y líquidos.
 Por las funciones biológicas que desempeñan
 Alimentos protectores de la salud los que tienen grandes proporciones de
aminoácidos esenciales, vitaminas y minerales.
 Alimentos poco o nada protectores los que son pobres en vitaminas y
minerales y vitaminas, como los aceites comestibles y el azúcar.
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 Alimentos de origen animal
 Leches, quesos, cremas,
mantequilla, carnes, huevo, grasas
derivadas de tejidos animales y
lactosa. Todos estos alimentos son
ricos en proteínas. Los distintos tipos
de carne y pescado tienen un
valor nutritivo parecido. Así un huevo
contiene 6 gramos de proteínas que
es el contenido proteico de
30gramos de carne. En la dieta
mediterránea se consume más el
pescado que la carne.
 Alimentos de origen vegetal:
 Frutas secas, vegetales frescos,
frutas grasosas, cereales y
derivados, leguminosas, azúcares,
aceites y bebidas estimulantes: té,
café, pulque, aguardientes, vinos y
licores.
 Los cereales y derivados contienen c
11

LOS ALIMENTOS SE AGRUPAN TENIENDO EN CUENTA LOS
NUTRIENTES QUE PREDOMINAN Y EN BASE A ESTO SE HA
ESTABLECIDO LA LLAMADA " RUEDA DE LOS ALIMENTOS " QUE
CONTIENE SIETE GRUPOS DE ALIMENTOS.
 Grupo I : Leche y derivados. Son alimentos
plásticos. En ellos predominan las
proteínas.
 Grupo II : Carnes pescados y huevos.
Alimentos plásticos. En ellos predominan
las proteínas.
 Grupo III : Legumbres, frutos secos y
patatas. Alimentos energéticos, plásticos y
reguladores. En ellos predominan los
Glúcidos pero también poseen cantidades
importantes de Proteínas, Vitaminas y
Minerales.
 Grupo IV : Hortalizas. Alimentos
reguladores. En ellos predominan las
Vitaminas y Minerales
 Grupo V: Frutas. Alimentos reguladores. En
ellos predominan las Vitaminas y Minerales.
 Grupo VI : Cereales. Alimentos energéticos.
En ellos predominan los Glúcidos.
 Grupo VII : Mantecas y aceites. Alimentos
energéticos. En ellos predominan los
Lípidos.

 Composición de los alimentos:
Macronutrientes
Agua
Proteínas
Lípidos
Hidratos
de carbono
Micronutrientes
Vitaminas
Minerales

Agua
 Además de ser un alimento, el agua es un componente mayoritario en la mayoría
de los alimentos, llegando a formar el:
 90% en alimentos como le che, frutas y hortalizas, mermeladas etc.
 75% en carnes, pescado y quesos frescos
 50% en quesos semicurados y curados, y embutidos.
 Existen alimentos con bajo o nulo contenido en agua. En algunos de ellos esta
falta de agua es consecuencia de su naturaleza, como el azúcar (único alimento
cristalino), los frutos secos o las legumbres. En otros algunos su falta de agua es
consecuencia de un método de fabricación o conservación (algunos ahumados y
salazones, sopas de sobre y todos los productos deshidratados destinados a su
reconstitución).
 El agua es una sustancia muy inerte y en los alimentos no presenta problemas de
degradación. Los esfuerzos de conservación se reducen a evitar su cambio de
fase o migración (que el alimento se seque o pierda la textura) y a manipular su
actividad, para reducir la proliferación de microorganismos.
14

 Funciones:
 En el agua de nuestro cuerpo tienen lugar las reacciones
que nos permiten estar vivos. Esto se debe a que las
enzimas (agentes proteicos que intervienen en la
transformación de las sustancias que se utilizan para la
obtención de energía y síntesis de materia propia)
necesitan de un medio acuoso para que su estructura
tridimensional adopte una forma activa.
 El agua es el medio por el que se comunican las células
de nuestros órganos y por el que se transporta el oxígeno
y los nutrientes a nuestros tejidos.
 El agua es también la encargada de retirar de nuestro
cuerpo los residuos y productos de deshecho del
metabolismo celular.
 Gracias a la elevada capacidad de evaporación del agua,
podemos regular nuestra temperatura, sudando o
perdiéndola por las mucosas, cuando la temperatura
exterior es muy elevada.
 favorece la dispersión de diferentes medios así como la
de un disolvente de una gran variedad de productos
químicos.
 Equilibrio de fluidos y electrolitos en nuestro cuerpo se
mantiene, ya que este líquido mantiene disueltos a estos
electrolitos, lo que permite el mantenimiento de la presión
osmótica y potencial eléctrico de las membranas
celulares
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 Contenido de agua de un alimento se refiere en general a toda el agua de
manera global, sin embargo en tejidos tanto animales como vegetales, el
agua no esta uniformemente distribuida por diferentes razones; diversas
estructuras internas, incompatibilidad con los lípidos, etc. Por estas y muchas
mas razones en los alimentos existen estados energéticos; es decir no toda
el agua de un producto tiene las mismas propiedades fisicoquímicas, así:
 La temperatura de congelación por general es de -20°C, pero una fracción
del agua permanece liquida y requiere de temperaturas mas bajas, -40°C,
para que solidifique totalmente.
 Agua Libre.- Agua congelable, agua capilar, se volatiliza fácilmente, se pierde
en calentamiento y es la principal responsable de la actividad del agua.
 Agua Ligada.- Es aquella porción que no congela a -20°C, ósea agua no
congelable.
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 Zona I: capa mono molecular, difícil de eliminar en procesos comerciales de
secado, se utiliza deshidratación. Pero no es recomendable ya que además
de que se requiere mucha energía y se daña el alimento, su presencia ejerce
poder protector contra reacciones de oxidación de lípidos.
 Zona II: El agua se localiza en diferentes capas estructurales y en micro
capilares; es mas fácil de quitar que la anterior, pero se obtiene actividad de
agua de 0.25. (agua ligada).
 Zona III: Se encuentra en macro capilares y forma parte de las soluciones
que disuelven las sustancias de bajo peso molecular, es la mas abundante,
fácil de congelar y evaporar y su eliminación reduce la actividad de agua a
0.8. (agua libre).
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 Actividad de Agua aw:
 Se representa como la medida de la fracción molar del agua en solución.
 Cuanto menor es la actividad de agua de un alimento mas es su vida útil.
 La actividad de agua hace referencia a la cantidad de agua libre en el alimento, es decir
la que puede facilitar la contaminación del producto.
 Niveles de aw
 aw = 0.98: Crecen casi todos los microorganismos patógenos. Alimentos mas
susceptibles la carne , pescado, frutas o verduras frescas.
 aw = 0.93/0.98: No existe mucha diferencia con la anterior. Alimentos fermentados o
cocidos, quesos de corta maduración, carnes curadas o enlatados.
 aw = 0.60/0.85: Ya no existe crecimiento bacteriano, solo microorganismos Osmofilos o
Halófilos. Alimentos frutos secos, mermeladas.
 aw = 0.60: No existe crecimientos de microorganismos pero pueden existir residentes
durante largos periodos de tiempo. Alimentos chocolate, miel, galletas o dulces.
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Congelación de los alimentos
Proceso mas utilizado en la conservación y proceso de
alimentos:
Muchos microorganismos no crecen a bajas temperaturas.
Parte del agua se transforma en hielo, por lo que la
actividad de agua del alimentos desciende.
Congelación rápida: es instantánea se logra que existan
muchos puntos del alimento donde empieza la formación de
hielo – gran nucleación.
Congelación lenta: existe poca nucleación y los pocos
cristales de hielo formados crecen con el tiempo.
Importante conocer como varia la temperatura del alimento a
lo largo del proceso de congelación.

La T de congelación de agua es 0 °C, por lo que si se
parte de agua a una temperatura mayor, inicialmente
existe un subenfriamiento, por lo que debido a la
formación de hielo se desprende el calor de fusión con
lo que regresa a T de 0 °C. La T permanece constante
hasta que el agua sea hielo, punto en la que la T
desciende de nuevo. Debido a que la conductividad
térmica del hielo es superior a la del agua liquida.
Agua ligada.
Temperatura inicial de congelación.
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 Una vez que se forman los primeros cristales de hielo la T aumenta
hasta Tc, sin embargo la T no se mantiene debido a que el agua se
transforma en hielo y el agua no congelada se va concentrando en
los solidos solubles del alimento. Se libera el calor de cristalización
aumentado la temperatura.
 El punto final de congelación es cuando el contenido de solidos es
tan elevado que se necesitarían T extremas y a partir de aquí el
producto disminuye su T hasta alcanzar la del medio congelante.
27

Temperaturas de congelación
 Es aquella en la que empiezan a formarse cristales de hielo o en la que
coexisten en equilibrio cristales de hielo y agua liquida, para el agua es
de 0 °C (273 °K).
 Sin embargo los alimentos contienen solidos por lo que la T de
congelación de los mismos es por debajo de 0 °C
 Por lo que la Tc se calcula mediante la Ley de Raoult, en la que el
descenso crioscópico es:
28

 También se calcula en función del contenido de humedad (Levy, 1979).
29

Agua no congelada
 A lo largo del proceso existe una fracción de agua no congelada. Es de
gran importancia ya que va a afectar no solo las propiedades del
producto, sino también la entalpia necesaria para llevar a cabo la
congelación.
 Si en un instante las fracciones másicas de agua no congelada y la de
solidos en el alimento es xa y xs, la fracción molar del agua no congelada
se calculara. Debe conocerse la masa molecular.
31

Propiedades térmicas de los
alimentos congelados
Densidad
 Cuando un alimento es congelado se observa que su densidad
disminuye, debido a la fracción de hielo que contiene:
32

Calor especifico
 De un producto congelado es en función del contenido de agua no
congelada, hielo y solidos totales, según:
 En general la Tc del alimento no corresponde a la T de congelación,
sino a una T superior. Por lo que se tiene que calcular el calor
especifico del alimento no congelado. En función del contenido de
humedad:
 Para productos determinados (Mafart, 1994; Levy, 1979), (Choi y
Okos).
33

Conductividad térmica
 La conductividad térmica no solo depende del contenido de agua de la
fase acuosa o solida, sino también de la estructura del producto por lo
que Kopelman (1966) considera que existen tres modelos distintos de
estructura de alimentos:
 1er: Alimento es un sistema homogéneo de 2 componentes en forma
dispersa.
 2do: Sistema homogéneo de 2 componentes en el que la fracción solida se
dispone en forma de fibras en 2 direcciones.
 3ro: Sistema homogéneo fracción solida se dispone en forma de capas
paralelas en 1 dirección.
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Proteínas
 Las proteínas son un macro nutriente cuya
principal característica es ser nitrogenado
al estar compuestas de largas cadenas
de ácidos orgánicos aminados en el
carbono contiguo al grupo carboxilo
(posición alfa). Éstos ácidos aminados en
el carbono más cercano al grupo carboxilo
se conocen como aminoácidos.
 Un aminoácido responde a la formula
RCNH2-COOH donde R puede ser
cualquier cadena carbonada. El
aminoácido más sencillo es la “Glicina”,
donde R=H (un átomo de hidrógeno). La
glicina aparece en una proteína
denominada “colágeno” (la gelatina).
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 Pueden formar largas cadenas debido a que pueden unirse por un tipo
de enlace característico denominado “enlace peptidico”.
 Las cadenas de aminoácidos pueden tener desde unos pocos
aminoácidos hasta millones de ellos.
 Las cadenas de unos pocos aminoácidos hasta unos cientos se denominan
“poli péptidos”.
 Cadenas de pocos cientos hasta algunos miles, se denominan oligo
péptidos.
 Las cadenas de longitud superior se denominan proteínas.
 Esta estructura queda fijada por interacciones entre aminoácidos de la
cadena, que pueden ser fuerzas de Van der Vaals, puentes de
hidrógeno o por la formación de puentes disulfuro.
 La estructura espacial de la proteína no tiene importancia respecto a
su valor nutritivo, pero sí puede tenerlo respecto a las propiedades
físicas y organolépticas del alimento.
 Por ejemplo, el huevo se cuaja porque las proteínas pierden su estructura
original compacta y replegada sobre sí mismas y se desenrollan formando
una estructura tridimensional con otras proteínas. Otro ejemplo es la
fabricación del pan, que requiere la formación de puentes disulfuro.
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 Valor nutritivo
 La ingesta de proteínas resulta imprescindible para mantener la vida.
Es importante que la ingesta de proteínas sea adecuada en cantidad
y calidad para mantener la salud y el bienestar.
 Respecto de la cantidad de proteínas, la ingesta de considerada
normal se encuentra entre 0,8 y 1,5 g por kg de peso corporal y día,
dependiendo de la edad y género del sujeto, pero se puede
sobrevivir con cantidades menores. En casos especiales, están
indicadas ingestas de hasta 2,5 g g-1 d-1.
 La calidad de las proteínas depende de su composición en
aminoácidos. De los 20 necesarios, el cuerpo humano puede
sintetizar 12. Si la ingesta de alguno de estos es deficitaria, el hígado
humano es capaz de sintetizar una cantidad suplementaria para
cubrir las necesidades del metabolismo. Sin embargo, hay 8
aminoácidos que no se pueden sintetizar en el cuerpo humano y que
deben ser ingeridos con la dieta en las cantidades necesarias. A
éstos se les denomina aminoácidos esenciales.
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 Aminoácidos esenciales
 Valina
 Leucina
 Isoleucina
 Fenilalanina
 Treonina
 Lisina
 Metionina
 Triptófano
 Las cantidades que se deben ingerir están recogidas en el patrón FAO
(recomendaciones originalmente recogidas en 1957 y revisadas en 1973)
41

 Valor Biológico:
 La calidad nutricional de una proteína se cuantifica por un número
denominado Valor Biológico.
 El Valor Biológico es un número estandarizado, definido por convención
y que expresa lo adecuada que es una proteína para el consumo
humano. Una proteína es adecuada cuando no es deficitaria en ninguno
de los aminoácidos esenciales.
 Una proteína que carezca de algún aminoácido (o escasee, como la
lisina en las legumbres) es menos deseable ya que para cubrir las
necesidades del aminoácido esencial que más escasee, hay que
consumir una cantidad más grande de proteína total. La calidad
biológica se cuantifica utilizando un patrón al que se le da el valor 100.
Hasta hace poco era el huevo. Luego se sustituyo por una proteína
pautada de referencia. El valor biológico es el cociente (multiplicado por
100) entre los dos siguientes valores:
 1. Cantidad de la proteína en cuestión necesario para satisfacer las necesidades del
aminoácido esencial más escaso
 2. Cantidad de proteína pautada que hace falta para cubrir las necesidades de ese
mismo aminoácido
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 Es decir, una persona de 70 kg necesitaría un mínimo de 0,8 ·70=56
g de proteína al día. Si consume proteínas de VB=100, sus
necesidades en aminoácidos esenciales están cubiertas. Si, por el
contrario, la proteína tiene un VB=50, necesitará consumir el doble
para cubrir sus necesidades.
 Así, alimentos como la carne de vaca tienen un valor biológico de
74, la harina de trigo 52, el huevo 94 y algunos componentes de la
leche (fracciones de albúmina que actualmente se separan por
ultrafiltración y se venden como concentrados en polvo) hasta 140.
 Operativamente, el VB se puede calcular por la formula:
 Donde %AA denota el contenido en aminoácido esencial más escaso de
la proteína en cuestión.
 %P es el contenido de ese mismo aminoácido en la proteína patrón.
 Puesto que el valor biológico viene dado por el aminoácido más
escaso, éste se puede mejorar mediante mezclas adecuadas de
alimentos que se complementen.
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 Reacciones químicas
 Desnaturalización
 Las proteínas se encuentran en los tejidos animales y vegetales en forma
y estructura espacial muy específica, que les confiere sus propiedades
(catalíticas, si sin enzimas, resistencia, solubilidad…etc). Esta estructura
es consecuencia, como se ha dicho, de un re plegamiento muy específico
de la cadena de aminoácido.
 En condiciones agresivas, estas interacciones cesan. Por ejemplo, si se
retira el agua, no puede haber puentes de hidrógeno. Los puentes
disulfuro se rompen en condiciones reductoras. En cualquier caso, al
aumentar la temperatura la agitación térmica se hace más intensa y las
fuerzas intermoleculares no son suficientes para mantener la estructura.
 En estos casos, la cadena de aminoácidos tiende a desplegarse de una
forma arbitraria, perdiendo su estructura tridimensional y pasando a ser
un conjunto de cadenas deshilachado. A menudo se establecen
interacciones intermoleculares que se observan como cambios
dramáticos en las propiedades del alimento.
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 Hidrólisis química y enzimática.
 Las proteínas experimentan reacciones de la cadena que tienen lugar entre los
enlaces peptídicos formados entre aminoácidos. Estas reacciones tienen lugar
con la incorporación de una molécula de agua para reponer el H- del grupo
amino escindido y el –OH del grupo carbonilo. Por ello se denominan hidrólisis.
 La hidrólisis puede ser una reacción indeseable o deseada, ya que puede
estropear el alimento aunque, por otra parte, también sirven para fabricar
alimentos especiales.
 La hidrólisis es indeseable cuando estropea la calidad de los alimentos.
Esto ocurre porque la rotura de las cadenas provoca cambios reológicos en los
alimentos, incluso en su estado de agregación (la gelatina se licua en presencia
de papaína, enzima proteolítica contenida en frutas tropicales, porque rompe las
cadenas de colágeno).
 La hidrólisis es el fundamento de fabricación de algunos alimentos, como
hidrolizados de cereales, muy útiles en alimentos para niños o ancianos o en
cualquier condición clínica en la que su fácil digestibilidad pueda ser útil.
 Estas reacciones pueden tener lugar de forma puramente química o pueden
ocurrir por estar catalizadas por una enzima. La naturaleza de cada una es muy
diferente.
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 La Hidrólisis Química tiene lugar cuando las condiciones
ambientales favorecen la rutura del enlace peptídico. Esto suele
ocurrir cuando se fijan valores extremos del pH, normalmente
acompañados de alta temperatura, dando lugar a hidrólisis ácida o
alcalina. Son métodos de hidrólisis que se pueden usar para obtener
desde mezclas de polipéptidos de diversa longitud media, hasta
aminoácidos, a partir de proteínas. Sin embargo, dadas las condiciones
extremas en las que se verifican pueden tener lugar reacciones de
degradación secundarias que no hacen de este método el más apto
para la producción de alimentos.
 La Hidrólisis enzimática está catalizada por enzímas y puede
transcurrir en condiciones mucho más suaves de pH y temperatura.
Las enzimas, además, tienen una mayor especificidad y pueden
elegirse para atacar solo determinados sustratos y romper sólo
determinados enlaces, por lo que es posible controlar con precisión el
producto resultante.
 Ejemplos de enzimas proteolíticas son la tripsina, muy activa e
inespecífica, que se puede usar para obtener péptidos muy cortos o
aminoácidos, o la papaína, que ha sido comercializada como
ablandador de carne.
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 Reacciones con azúcares
 Los grupos amino de algunos aminoácidos terminales pueden
reaccionar de forma irreversible con los grupos carbonilo de algunos
azúcares reductores (como la glucosa) dando compuestos que
hacen perder la funcionalidad de la proteína al alterar su
conformación o solubilidad.
 Una de estas reacciones es el denominado “pardeamiento de
Maillard”, que resulta en compuestos de un característico color
marrón que entran en la composición de alimentos como la corteza
del pan y el color dorado de otros productos horneados.
 Por el contrario, es indeseable en productos como la leche, que
puede pardearse durante la esterilización térmica si el proceso no es
adecuado.
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 Pirolisis y carbonización
 Son enérgicas reacciones de degradación de las proteínas
causadas por temperaturas muy elevadas y que son, en general,
indeseables por producir intermedios radicalarios y sustancias
potencialmente cancerígenas, como los benzopirenos.
 Las reacciones de pirolisis con llevan la rotura de las cadenas
carbonadas de los aminoácidos, y no solo de los enlaces peptídicos.
En la carbonización ocurren además deshidrataciones y perdida de
volátiles que reducen la parte carbonizada del alimento a una
sustancia de composición indefinida y reducido valor nutritivo.
 Por otra parte, también forman parte de algunas técnicas de
cocinado como el asado a la plancha, a la parrilla o en barbacoas,
siendo estos productos de la degradación una parte importante del
sabor y del olor típico de estos productos.
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 Alimentos proteicos:
 Carne y productos cárnicos
 Son productos de contenido fundamentalmente proteicos,
especialmente las carnes de ave y los cortes magros, aunque
algunos derivados pueden tener un contenido en grasa superior al
contenido proteico.
 Leche y derivados: quesos y fermentados
 Tienen un contenido significativo de proteínas aunque no siempre es
el nutriente mayoritario. A diferencia de los cárnicos, los lácteos
pueden tener un contenido significativo de azúcares. En algunos
quesos muy grasos, el nutriente predominante es la grasa.
50

 Semillas proteaginosas: cacahuete, soja, legumbres.
 Se denominan así a un grupo de semillas que contienen un elevado
contenido en proteínas, a diferencia de otras semillas como los
cereales, con un contenido predominante de hidratos de carbono o de
las oleaginosas, que tienden a acumular grasas, como las pipas de
girasol.
 Pescado
 Es un alimento fundamentalmente proteico, especialmente los pescados
“blancos”. Algunos pescados pueden tener además un contenido graso
de hasta el 30%. Los esqueletos y pieles de pescado son un fuente
importante de la proteína fibrosa denominada “colágeno”, que es un
producto industrial de primera necesidad por ser la base de productos
como colas y gelatinas y entrar en la composición de muchos alimentos
preparados.
 Huevos
 Es un alimento muy rico en proteínas y además éstas son de un
elevado valor biológico. La clara es prácticamente proteína pura, con
trazas de azúcares. La yema también es fundamentalmente proteica,
aunque tiene un contenido graso muy importante, siendo de destacar su
elevado contenido en el lípido colesterol.
51

Taller 2: Mesas redondas
Formar grupos de máximo estudiantes.
El docente agrupara los grupos según tema.
Realizar lectura critica de los textos proporcionados y
realizar anotaciones.
El docente será moderador de cada mesa redonda.
Los estudiantes ordenadamente deberán impartir opiniones
en relación a las temáticas proporcionadas por el
moderador.
Se denominara 2 secretarios los cuales serán encargados
de realizar las anotaciones de las opiniones vertidas en las
mesa redonda a la que pertenece. El documento será el
trabajo final del grupo.

Trabajo de Consulta y Exposición
Almidones modificados.
Hidrolizados de almidón.
Celulosa.
Fibra.
Pectinas.
 Estructura.
 Reacciones de modificación o interacción química: Esterificación
 Propiedades.
 Industria alimentaria.
Alginatos.
Agar y carragenatos.
Reacción de Maillard
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Hidratos de Carbono
 Los carbohidratos son sustancias naturales, conocidos también como hidratos de
Carbono, glúcidos o azúcares, son compuestos orgánicos formados en su
mayoría por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, aunque en algunos, se encuentran
también el S y N. El término “carbohidrato” se emplea para referirse a la amplia
gama de aldehídos y cetonas polihidroxilados con el nombre común de azúcares.
 Los carbohidratos incluyen azúcares, almidones, celulosa, y muchos otros
compuestos que se encuentran en los organismos vivientes. Los carbohidratos
básicos o azúcares simples se denominan monosacáridos. Azúcares simples
pueden combinarse para formar carbohidratos más complejos. Los carbohidratos
con dos azúcares simples se llaman disacáridos . Carbohidratos que consisten de
dos a diez azúcares simples se llaman oligosacáridos, y los que tienen un número
mayor se llaman polisacáridos . Los carbohidratos constituyen la fuente principal
de energía para los organismos.
54

Funciones:
 ENERGÉTICA: Del 50 al 60% de la energía total de la dieta debe ser aportadas por
hidratos de carbono. Proporcionan energía de forma inmediata, aportándonos 4 kcal/g. La
glucosa es la única fuente energética que utilizan el sistema nervioso (en condiciones
normales) y las células sanguíneas, por lo que se deben ingerir hidratos de carbono todos
los días. Cuando no hay reserva de glucosa el sistema nervioso central, recurre a los
cuerpos cetónicos, productos intermediarios del metabolismo de los lípidos.
 RESERVA: El glucógeno (en animales) y el almidón (en vegetales) son almacenes
energéticos que se movilizan rápidamente para generar glucosa cuando se requiera.
 AHORRADORES DE PROTEINAS: Si tenemos una ingesta adecuada de hidratos en
nuestra dieta, obtendremos glucosa necesaria, lo que hace que las células no tengan que
utilizar las proteínas como fuente proteica, pudiendo destinarse estas para la formación y
reparación de tejidos.
 REGULADORA: regula el metabolismo de las grasas, ya que en el caso de una ingestión
deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en el
organismo cuerpos cetónicos, provocando así problemas cetosis.
 AÑADEN SABOR A ALIMENTOS Y BEBIDAS: siendo el edulcorante natural de los
alimentos. La galactosa, durante el primer año de vida, es imprescindible para el correcto
desarrollo cerebral y de la flora bacteriana del intestino (barrera natural imprescindible).
55

Clasificación
 El número de unidades de azúcar que los componen en mono, di,
olisacáridos y polisacáridos.
 La localización del grupo carbonilo en aldosas y cetosas.
 El número de átomos de carbono en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas,
heptosas, etc.
 Según el número de unidades de azúcar que los componen, se clasifican en
dos grupos: simples y complejos
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 MONOSOCARIDOS: La glucosa, que por cierto también se le
llama dextrosa, abunda en la fruta y en las hortalizas La
fructosa, que también se le llama levulosa, o azúcar de la
fruta, se encuentra en las frutas y hortalizas, asociada a la
glucosa, así como en la miel. La galactosa no se encuentra
libre, es un producto de hidrólisis de la lactosa de la leche.
 DISACARIDOS: La sacarosa, se encuentra en casi todas las
frutas y verduras, aunque es el azúcar que habitualmente
ingerimos, con lo que se obtiene de una forma industrial, de la
remolacha o de la caña de azúcar. La maltosa, como hemos
dicho antes, no se encuentra libre, es un producto intermedio
de la digestión del almidón. Solo podemos encontrarla en la
malta o cebada La lactosa, que es el llamado azúcar de la
leche.
57

Azúcares simples
 Los monosacáridos:
 Son azúcares que constan de una única molécula de
polihidroxialdehido o de polihidroxicetona que puede tener de 3 a 7
carbonos (siendo las más comunes de 5 ó 6) y que da lugar a un gran
número de isómeros ópticos de los que derivan los nombres de estos
azúcares.
 Aunque pueden ser moléculas lineales, aparecen siempre como en
forma de anillos de 5 o 6 carbonos (furanosas y piranosas) ya que
forman enlaces internos tipo hemiacetal o hemicetal. Por ejemplo, la
glucosa aparece en forma natural en conformación de piranosa.
59

 O azúcares simples, son carbohidratos como la glucosa y la fructosa, los
cuales no pueden ser hidrolizados en moléculas más pequeñas.
 Estos compuestos son insolubles en etanol y eter, solubles en agua, en
general son dulces aunque existen algunos que son amargos.
60

 ALDOSAS
 Se consideran derivadas del gliceraldehido, el átomo central del
gliceraldehido es ópticamente asimétrico y da lugar a dos isómeros, el D
y el L.
 La nomenclatura D ó L hace referencia a la configuración absoluta según
la convención de Fischer, y o a las propiedades de rotación de la luz de la
sustancia.
 Con vistas a su clasificación todas las aldosas se consideran derivadas
del gliceraldehido, asumiendo que se van insertando nuevos átomos de
carbono entre las posiciones 1 y 2 de la cadena (contando desde el
carbonilo). Este nuevo átomo insertado es asimétrico, por lo que se
genera un nuevo centro óptico con cada inserción. Cada uno de los
compuestos generados recibe su nombre convencional.
 Las aldosas generadas a partir del D- gliceraldehido se muestran a
continuación:
61

 Las hexosas más importantes desde el punto de vista alimentario son
con mucho la glucosa en primer lugar, y después la galactosa y la
manosa. A la D-glucosa se le denomina tradicionalmente dextrosa.
 CETOSAS
 De la misma forma que lo expuesto para las aldosas, las cetosas se pueden
considerar derivadas de la dohidroxicetona. Sin embargo, la dihidroxicetona
no presenta centro quiral, por lo que el número de cetosas posibles se reduce
a la mitad como se puede observar en la figura siguiente.
 La fructosa es, con mucho, la cetosa (cetohexosa) de mayor interés
alimentario al aparecer en alimentos como frutas y miel. Observe que la
estructura espacial de la fructosa tiene mucho que ver con la de la glucosa y
manosa. Esto es interesante porque existen enzimas capaces de isomerizar el
las aldosas a cetosas y por tanto la isomerización de glucosa y manosa
rendirá fructosa, que tiene la ventaja de ser más dulce que cualquiera de las
anteriores.
 La D-tagatosa es objeto de interés recientemente como alimento dietético
(vendida como “Naturlose”)
63

 FORMACIÓN DE ACETALES
 Los grupos hidroxilo de dos monosacáridos pueden reaccionar para unir
dos moléculas de monosacárido y liberar una de agua. Por ejemplo, la
unión de dos glucosas da la maltosa:
 Mediante esta reacción pueden producirse largas cadenas de
monosacáridos que forman los polímeros que veremos a continuación.
 Este enlace entre el carbono carbonílico (en la forma abierta) y un hidroxilo
se denomina enlace O-glicosidico. Se denomina así para distinguirlo
del enlace N-glicosídico que también forman a menudo los azúcares,
en el que interviene un grupo amino de otra sustancia.
65

Disacáridos
 Los disacáridos son moléculas que constan de dos
subunidades de monosacárido unidas por un enlace
O-glicosidico. Los monosacáridos constituyentes
normalmente se encuentran unidos entre el carbono
anomérico de uno (el carbono que en la forma
abierta es el grupo carbonilo) y un carbono no
anomérico del otro, tras la correspondiente pérdida
de una molécula de agua. Sin embargo, también es
posible encontrar monosacáridos unidos por dos
carbonos anoméricos.
 Los tres disacáridos más abundantes e importantes
son la sacarosa, la lactosa y la maltosa.
 La sacarosa está constituida por la unión de una
molécula de glucosa y otra de fructosa, realizada
entre dos carbonos anoméricos. La sacarosa es
el azúcar de mesa, lo que basta para dar idea de
su importancia industrial. La sacarosa se extrae a
gran escala de la caña de azúcar y especialmente
de la remolacha (al menos en España). Como se ve
en la figura, los monómeros son la forma α de la
glucosa y la β de la fructosa.
66

 La lactosa es el disacárido presente en la leche de los mamíferos y consta de
una molécula de galactosa α unida por su carbono anomérico la posición 4 de una
glucosa. La lactosa es escindida en sus monómeros por la enzima lactasa en el
hombre y por una β-galactosidasa en algunos microorganismos. No es raro en el
ser humano perder la capacidad de generar lactosa, especialmente en algunas
etnias, lo que produce un trastorno denominado intolerancia a la lactosa. Es posible
rebajar o eliminar el contenido en lactosa de algunos alimentos mediante el uso de
β-galactosidasas obtenidas de microorganismos.
 La maltosa es el azúcar que se obtiene de la hidrólisis enzimática del almidón,
habitualmente llevado a cabo por el enzima maltasa, que es un paso esencial de
todos los procesos de aprovechamiento del almidón. La maltasa hidroliza el
almidón de dos en dos unidades rindiendo maltosa. La maltasa es la enzima que
genera de forma natural la cebada al germinar (malta=cebada germinada) y que,
mediante posterior molturación, se usa para aprovechar el almidón de estos granos
que de otra forma encuentran poca aplicación alimentaria. Este es uno de los pasos
de la elaboración de la cerveza y whisky.
 La maltosa y la lactosa sólo tienen aproximadamente 1/3 del poder endulzante de la
sacarosa.
67

 Reacciones de interés industrial los monosacáridos:
 OXIDACIÓN: El grupo carbonilo de las aldosas puede ser oxidado con
relativa facilidad para dar ácidos que se denominan con nombres
derivados del monosacárido del que proceden. Un ejemplo se ve a
continuación.
 Por ejemplo, el ácido glucónico es un importante producto industrial que
destaca por su poder quelante, por su estabilidad en un amplio rango de
condiciones de temperatura y pH y por ser una sustancia poco corrosiva,
no tóxica y biodegradable. El gluconato es un excelente contraión por
ejemplo en la formulación de especialidades farmaceuticas.
 La oxidación puede realizarse por medios químicos aunque suele hacerse
usando fermentaciones.
68

 REDUCCIÓN: El grupo carbonilo de aldosas y cetosas puede ser
fácilmente reducido tal y como muestra la figura siguiente para el caso de
la glucosa.
 Mediante esta reacción se obtiene una familia de sustancias
denominadas “azúcares-alcohol” que tienen poder edulcorante sin tener
muchas de las desventajas de los azúcares correspondientes, al ser
tolerados por diabéticos e impedir la proliferación de bacterias que
producen la placa bacteriana.
 Estas sustancias tienen pues empleo como edulcorantes, teniendo la
ventaja de aportar “masa” al producto y poder actuar como material de
relleno, cosa que no ocurre con edulcorantes como la sacarina o el
ciclamato.
69

 ISOMERIZACIÓN: Los monosacáridos presentados pueden
interconvertirse uno en otro mediante el empleo de enzimas. Especial
interés tiene la isomerización de glucosa a fructosa mediante el uso de la
enzima glucosa-isomerasa.
 La fructosa es un azúcar de mayor poder edulcorante que la glucosa, por
lo que esta isomerización consigue un incremento del poder endulzante.
 La glucosa-isomerasa al actuar sobre glucosa produce el equilibrio en
mezcla del 42% de fructosa, 52% de glucosa y resto de otros azúcares.
La mezcla así obtenida se denomina “azúcar invertido” porque se varía el
giro que produce la glucosa en la luz polarizada hasta cuando el
contenido en fructosa va creciendo. La rotación óptica es un método
sencillo de seguir el progreso de ésta.
70

 REACCIONES DE HIDRÓLISIS: La hidrólisis puede ser catalizada por ácido
(o base) o enzimática. Esta reacción es útil y conveniente por una variedad de
motivos que dependen del disacárido que se considere:
 Sacarosa: La sacarosa puede ser hidrolizada a glucosa y fructosa. El
resultado es una mezcla al 50% de ambos monosacáridos que resulta más
manejable, tiene mayor poder humectante y, sobre todo, tiene un poder
endulzante 20% mayor que la sacarosa original.
 Lactosa: Además de tener poder endulzante muy reducido, da
problemas de intolerancia ante la deficiencia de lactasa. Este problema es
importante especialmente en algunas razas y más frecuentemente en
ancianos. La hidrólisis permite obtener leche y productos lácteos que no
causan estos problemas.
 Maltosa: También tiene un poder endulzante reducido que puede ser
incrementado por su hidrólisis a glucosa. Más aún, la glucosa puede ser
isomerizada a fructosa en un paso posterior, lo que rinde un edulcorante con
un poder endulzante 120% el de la sacarosa y con mejores propiedades para
la industria alimentaria. Estas transformaciones son pasos del proceso de
aprovechamiento del almidón para la producción de azúcares industriales.
71

 Polisacáridos: definición y clasificación
 Se entiende por polisacárido una sustancia formadas por la polimerización de
monosacáridos (o alguno de sus derivados) para dar moléculas lineales o ramificadas
con muchos cientos o miles de restos enganchados.
 El monómero más importante es la glucosa. Los monómeros aparecen en su forma
ciclada (piranósica). Es importante entre que carbonos se produce la unión y dónde se
ramifica la molécula, con y con qué frecuencia. Los polisacáridos, y en concreto el
almidón, son sustancias de extraordinario interés alimentario e industrial. Existen los
siguientes tipos de polisacáridos que se pueden clasificar por sus papel de reserva o
estructural:
 Polisacáridos de reserva
 Almidón: Es la forma más generalizada, aunque no la única, de reserva
energética en vegetales. Se almacena en forma de gránulos, y puede llegar a
constituir hasta el 70% del peso de granos de cereales (maíz y trigo) o de
tubérculos.
 Glucógeno: Es el polisacárido de reserva propio de los tejidos animales. Se
encuentra en casi todas las células, pero en los hepatocitos y en las células
musculares su concentración es muy elevada.
72

 Polisacáridos estructurales
 Celulosa: Es el principal componente de la pared celular de los vegetales. Se
puede considerar como la molécula orgánica más abundante en la Naturaleza. Es
un polímero lineal de varios miles de glucosas unidas por enlaces (1β-4). Tiene una
estructura lineal o fibrosa, en la cual se establecen múltiples puentes de hidrógeno
entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas expuestas, haciéndolas
impenetrables al agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared
celular de las células vegetales.
 Xilanos: Están formados por unidades de D-xilosa y son componentes de la
madera. La D-xilosa es una aldopentosa, que cuando adopta su forma cerrada da
lugar a un anillo piranósico. Los xilanos están formados por la unión de residuos de
b-D-xilopiranosas mediante enlaces (1β-4). Con frecuencia los xilanos contienen
monosacáridos derivados que se unen a la xilosa mediante enlaces (1α-2) ó (1α-3).
Estas modificaciones son características para cada tipo de madera y todas estas
variantes se agrupan bajo el término de hemicelulosas.
 Otros polisacáridos: Como las pectinas, agar, carragenatos y gomas (guar,
tragacanto… etc.), no tienen valor alimenticio pero desempeñan un importante papel
en la elaboración de muchos alimentos al actuar como espesantes, estabilizantes.
Sin embargo, no son estrictamente polisacáridos. Los polisacáridos de reserva son
digestibles y más facilmente hidrolizables, y por ello son los que más interesan en el
contexto de este tema. Sin embargo, la celulosa y especialmente otros polisacáridos
(los mencionados en el último punto) tienen gran interés industrial y nutricional.
73

Almidón
 Es un polímero de α-glucosa en el que los monómeros se encuentran enlazados por
enlaces 1- 4 y ocasionalmente se ramifican formando un enlace adicional en posición
1-6.
 El almidón se encuentra en semillas, raíces, tubérculos etc., lugares donde la planta
almacena energía. Alimentos como el maíz tierno y las patatas tienen en torno al 15%
de almidón, los cereales pueden llegar a tener el 70%. El almidón se encuentra
formando granos esféricos que pueden verse al microscopio y se pueden diferenciar
por su apariencia entre unas y otras especies.
 El almidón está compuesto por dos polímeros distintos, ambos de glucosa, la amilosa y
la amilopectina. El almidón presenta en su conjunto una estructura cristalina. Bajo luz
polarizada presenta el esquema típico de "Cruz de Malta". De esta estructura cristalina
es responsable la amilopectina debido a que en ella se forman Puentes de hidrógeno
entre las ramificaciones dando lugar a una estructura muy estable que se puede
considerar como cristalina. Se puede decir que la amilopectina es la parte insoluble
mientras que la amilosa es la parte soluble.
 Veamos los componentes del almidón.
74

 Amilosa: Polímero compuesto por unión de unidades de α glucosa
(OH del carbono anomérico en posición axial). Sólo aparecen enlaces 1-
4, por lo que su estructura es lineal (esto no significa que las cadenas
sean rectas, sino que se enrollan formando una hélice). Aparece en una
proporción en torno al 20-25% del almidón total.
 Amilopectina: Polímero compuesto por unión de unidades de α
glucosa mediante enlaces enlaces 1-4, pero ramificado con uniones 1-6
cada 20 a 25 restos de glucosa. Es la parte ramificada del almidón.
75

 La β-amilasa es la que hemos discutido arriba como maltasa: corta
de dos en dos unidades de glucosa las cadenas de almidón, empezando
por el extremo no reductor. Su actividad se detiene al encontrar un
enlace 1-6. Así pues, la β-amilasa degrada totalmente la amilosa a
maltosa mientras que el producto de su acción sobre la amilopectina es
maltosa y “dextrinas límite”.
77

 α-amilasa degrada el almidón de una forma mucho más
desordenada: ataca enlaces 1-4 en zonas aleatorias de la cadena,
incluso a ambos lados de los enlaces 1-6. dependiendo del tiempo de
contacto se obtiene como producto de esta reacción un conjunto de
oligosaáridos variados, en parte ramificados, denominados dextrinas, de
peso molecular variable. Si se prosigue la reacción las cadenas rectas
se acaban convirtiendo en maltosa y maltotriosa.
78

 TRANSFORMACIONES DEL ALMIDÓN.
 El almidón, además de ser consumido como tal, puede someterse a una variedad de
procedimientos de transformación que cambian sus propiedades funcionales y lo
convierten en estabilizante, emulgente y gelificante, además de conservar su valor
alimenticio, por lo que es de gran valor para la industria alimentaria.
 Formación de geles de almidón (gelatinización): La gelatinización son las
modificaciones que ocurren cuando los gránulos de almidón se trata con calor y en
medio acuoso. Cuando aplicamos calor a una disolución de almidón, se hinchan los
gránulos de almidón por absorción del agua. Desaparece la estructura cristalina de la
amilopectina. El intervalo de temperatura en el que se produce el hinchamiento de los
gránulos se denomina temperatura de gelificación y dependerá del alimento:
 Durante el hinchamiento, la amilosa, se solubiliza en el agua y produce el hinchamiento
de los gránulos, dando lugar a la formación de una pasta (pasta de almidón) que tiene
una elevada viscosidad.
 Si se sigue calentando, llega un punto en el que los gránulos se fragmentan
disminuyendo la viscosidad drásticamente. Agitar la mezcla contribuye a que se
fragmenten los gránulos.
 En tercer lugar la formación del gel o gelificación. Se forma un gel por formación de
Puentes de hidrógeno entre las moléculas de amilosa y amilopectinas desenrolladas
dejando espacios en donde queda agua atrapada.
79

 Los factores que influyen en la formación de geles de almidón son los
siguientes:
 Origen de almidón: hay distintos tipos de granos como ya hemos visto
Cuanto más larga sea las zonas de unión de los Puentes de hidrógeno, el
gel será más fuerte, más resistente.
 Presencia de solutos en la disolución de almidón como es el caso de la
sacarosa. La viscosidad disminuye con la presencia de sacarosa. La
sacarosa ejerce un efecto plastificante disminuyendo la fuerza del gel.
Esto se produce porque la sacarosa interfiere en las interacciones con el
agua ya que tiene afinidad por ésta y la absorbe.
 Presencia de grasas: las grasas ejercen también una acción plastificante
debido a que forman complejos que hacen que el gel sea menos
resistente, menos fuerte. Provocan la ruptura de la amilosa por lo que las
zonas de unión que quedan son más chicas por lo que reducen la fuerza
del gel.
80

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