Ciencias de los alimentos

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS
Tema I : Introducción al estudio de los alimentos
• Definición de Ciencia de los Alimentos.
• Bromatología o la Ciencia de los alimentos.
• Definición y naturaleza de los alimentos.
• Las funciones de los alimentos.
• Clasificación de los alimentos.
• Los alimentos como fuente de energía y nutrientes.
• Valor nutricional de los alimentos.
• Composición y evaluación química de los alimentos (AQP).

FACTORES CONTRIBUYENTES AL DESARROLLO DE LA
CIENCIA DE LOS ALIMENTOS:
• La evolución de la vida moderna y los distintos modos de vida del
hombre.
• El distanciamiento entre los lugares de producción de los
alimentos y de su consumo.
• La evolución del pensamiento en cuanto a los alimentos , la
alimentación y la nutrición.
• La aptitud de los consumidores respecto a los alimentos, sus
componentes y sus propiedades.
• Las disposiciones reglamentarias para la producción,
transportación, conservación, distribución y comercialización.
• Los profundos cambios y aportaciones al conocimiento científico
generado por el desarrollo de ciencias tales como: La biología, la
química, la bioquímica, la física, la fisicoquímica, entre otras.
• Los cambios en las políticas de manejo de las producciones
agroalimentarias.

CIENCIA DE LOS ALIMENTOS
“Es la disciplina científica responsable del
estudio de los alimentos, en cuanto a su
composición cualitativa y cuantitativa, así
como sus características y propiedades
especificas que los distinguen”.
La ciencia de los alimentos se aproxima al estudio los
mismos desde una perspectiva integradora, asumiendo
y adoptando todas aquellas posiciones que contribuyen
al entendimiento de las propiedades y funciones de los
mismos.

Ciencias contribuyentes al desarrollo de la ciencia de
los alimentos
Ciencia Básicas
• Biología.
• Química.
• Física.
• Fisicoquímica.
• Bioquímica.
• Microbiología general.
• Fisiología.
Disciplinas específicas
• Tecnología de los alimentos.
• Evaluación sensorial de
alimentos.
• Química de los alimentos.
• Nutrición.
• Análisis Químico de Alimentos.
• Microbiología e higiene de los
alimentos.
• Toxicología de los alimentos.
• Biotecnología de los
alimentos.

La ciencia de los alimentos pretende abordar el estudio de los
mismos de forma integral, y lo hace aproximándose a ellos desde
diferentes puntos de vista:
• Analizando la composición de los alimentos desde el punto de vista
cualitativo y cuantitativo (¿Qué los compone y en que cantidad?)
• Evaluando el valor nutritivo que poseen (de sus componentes, cuales
tienen importancia nutrimental) .
• Analizando su inocuidad toxicológica y microbiológica.
• Evaluando sus propiedades sensoriales.
• Considerando los aspectos higiénico – sanitarios relacionados con su
producción, transportación, almacenamiento, comercialización y
consumo.
• Examinando importantes consideraciones de índole tecnológica.
• Examinando aspectos socioeconómicos.

¿Bromatología o Ciencia de
los Alimentos?

Concepto de Bromatología:
Bate Smith:
“Cuerpo organizado de conocimientos
sobre la composición química de los
alimentos”.
A esta definición le falta campo biológico: No
considera factores de calidad desde el punto de vista
higiénico –sanitario, ni tampoco factores sobre el
manejo, procesamiento y transformación de los
alimentos.

Blandield:
Cuerpo coherente y sistematizado de
conocimientos acerca de la composición
química, la naturaleza, y la conservación
de los alimentos.
Definición mas completa e integradora: Encierra en si
misma los elementos vinculados a la calidad
microbiológica e higiénico-sanitaria, y las
transformaciones inherentes a la conservación.
Concepto de Bromatología:

ALGUNAS ÁREAS BÁSICAS EN EL
ESTUDIO DE LOS ALIMENTOS
El análisis químico detallado de los
constituyentes que forman parte de nuestra
alimentación es solo un área de la ciencia de
los alimentos (Química de los Alimentos).

La finalidad nutricional de dicho
análisis le confiere originalidad y
especificidad, puesto que no solo se
debe detectar la presencia de una
sustancia en un producto comestible,
sino que también hay que precisar las
consecuencias que esta puede tener
para el organismo (Evaluación
Nutricional de Alimentos)

El efecto de los alimentos sobre el
organismo depende de:
• La biodisponibilidad, y digestibilidad de sus
componentes.
• Del estado fisiológico del individuo que los consume.
• De los procesos metabólicos en los cuales toman parte
sus componentes.
• De la existencia o no en ellos de sustancias toxicas.
Todo lo anterior impacta en el equilibrio
fisiológico del individuo, y en su estado de
nutricional.

Bromatología y Ciencia de los Alimentos
son dos denominaciones para el cuerpo
conceptual y metodológico de una misma
disciplina científica encargada del estudio de los
alimentos en todas sus vertientes.
* La denominación de Bromatología es el termino
tradicional que ha perdurado durante años en el
estudio de los alimentos.
* La denominación de Ciencia de los Alimentos, es
el término moderno, que gana muchos adeptos , y
que comienza a utilizarse con mayor amplitud en la
literatura científica actual.

DEFINICIÓN DE ALIMENTOS
“ALIMENTO”
Los alimentos son aquellas sustancias o
productos de cualquier naturaleza que por sus
características, aplicaciones, componentes,
preparación y estado de conservación son
susceptibles de ser habitual e idóneamente
utilizados para la normal nutrición humana
como fruitivos (causa placer) o como productos
dietéticos en casos especiales de nutrición
humana.
(Código Alimentario Español)

ALIMENTO
Materia de origen agrícola o industrial cuyo
consumo sirve para cubrir las necesidades
nutritivas. La alimentación humana está
constituida tanto por alimentos brutos o
crudos, como por productos alimentarios
elaborados.
(J. Adrian, R. Fragne. “La ciencia de los alimentos de la A a la Z”. Edit.
ACRIBIA, S.A. Zaragoza. España. 1990)

ALIMENTO
Órganos, tejidos o secreciones que contienen
cantidades apreciables de nutrimentos
biodisponibles, cuyo consumo en las cantidades y
formas habituales es inocuo, de suficiente
disponibilidad, atractivos a los sentidos y
seleccionados por alguna cultura.
Según glosario de términos de la revista “Cuadernos de
Nutrición”. Volumen 24. Número 1. Enero/Febrero. 2001. PP – 16).

ALIMENTO
“Es todo compuesto constituido por principios
nutritivos o sustancias que puedan darlos, o sea,
es todo producto que al ser ingerido aporta
materias asimilables que cumplen una función
nutritiva en el organismo animal”.
Los alimentos son designados simplemente así cuando son naturales como la
leche, el huevo, el maíz, etc., pero se convierten en “productos alimenticios”
cuando son modificados en su estado físico, composición química o en sus
caracteres fisicoquímicos, como el queso, los dulces, las harinas. etc.
(Sociedad Americana de Nutrición)

NATURALEZA DE LOS ALIMENTOS
La naturaleza de cualquier fenómeno, proceso, o
entidad, está determinada por su esencia, por sus
componentes, por la disposición y la forma en la
que interactúan entre si esos componentes y con el
entorno; que en último término son quienes fijan
las características y propiedades.
La naturaleza de los alimentos suele ser
“inmensamente variada”, como resultado de la
diversidad del origen de los mismos, y de la gran
variabilidad en composición y estructura.

Elementos a tener en cuenta en el análisis de la
naturaleza de un alimento
• Origen de alimento (No Geográfico, sino la fuente biológica
de donde proviene. Ej: animal, vegetal, microbiano, mixto ).
• Composición química y componentes mayoritarios.
• Estructura y distribución de sus componentes
químicos.
• Propiedades nutricionales.
• Funciones reconocibles.

Los alimentos pueden ser de origen:
• Animal
• Vegetal
• Sintéticos o prediseñados
Los alimentos pueden estar constituidos:
• Mayoritariamente por proteínas (queso, carne).
• Mayoritariamente por hidratos de carbono o glúcidos
(camote, papas, remolacha o betabel, miel de abejas).
• Particularmente ricos en lípidos y con cierta cantidad
de proteínas (semillas de girasol, cacahuates, ajonjolí
o sésamo, mayonesa, crema de leche, etc).
• Particularmente ricos en vitaminas y minerales
(espinacas, lechuga, y otros vegetales y frutas).

En resumen, la naturaleza de cada alimento es
original, específica y característica de cada
Uno en particular, el cual puede compartir
propiedades comunes con algunos otros
representantes del grupo de alimentos al cual
pertenece, pero que en lo esencial muestra
rasgos de verdadera identidad.

Un ejemplo de lo anterior son el queso,
la leche, y el Yogurt. Los tres están
relacionados en su composición, pero
los detalles de estructura y propiedades
específicas son distintivas de cada uno.

FUNCIONES DE LOS ALIMENTOS
• Función nutritiva: Aportan los elementos plásticos,
energéticos y reguladores para el desarrollo de
nuestras funciones vitales.
• Función terapéutica: Pueden constituir la base del
tratamiento para determinadas afecciones, o ser
elementos contribuyentes a tratamientos
farmacológicos (Ej. Alimentos para fenilcetonuricos, alimentos para
pacientes Celiacos, etc).
• Función preventiva en salud: El consumo de algunos
de ellos puede contribuir a la reducción del riesgo en el
padecimiento de determinadas enfermedades tanto
agudas como crónico degenerativas (Ej: Consumo de frutos
rojos reduce el riesgo de enfermedades crónico degenerativas, el
consumo de alimentos ricos en ácidos grasos ω-3 reduce el riesgo de
enfermedades cardiovasculares)

• Función tecnológica: El diseño y elaboración de
nuevos alimentos constituye un incentivo importante a
la búsqueda de nuevas alternativas tecnológicas,
generando de esta forma núcleos de innovación en el
campo de la tecnología.
• Función socializadora: El consumo de alimentos
suele constituir uno de los momentos más importantes
en el desarrollo y consolidación de las relaciones
familiares y personales de los individuos, lo cual
conduce al individuo a un reconocimiento social de su
entorno, permitiéndole seleccionar con quien o
quienes comparte sus alimentos.

• Función cultural: La preparación culinaria de los
alimentos, los horarios de consumo de los mismos, los
tipos de alimentos consumidos, y los hábitos y rituales
en el momento de su consumo, suelen ser
características identitarias de cada grupo étnico, región
geográfica, o expresión cultural particular.
• Función productiva: La búsqueda de un incremento en
los rendimientos de la producción alimentaria, ha
generado un creciente desarrollo en los métodos de
cultivo, así como en el manejo del ganado.
• Función higiénico – sanitaria: La preservación de la
inocuidad de los alimentos, y la calidad higiénico-
sanitaria de los mismos, motiva un intenso desarrollo
en la búsqueda de nuevas alternativas de control
higiénico-sanitario.

CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS
Dependiendo de su origen:
• Alimentos de origen vegetal.
• Alimentos de origen animal.
• Alimentos de origen mixto.
Dependiendo de la naturaleza de su producción:
• Alimentos crudos.
• Alimentos procesados.
• Alimentos modificados.
• Alimentos diseñados.

Dependiendo de su composición química:
• Alimentos glucídicos o feculentos.
• Alimentos oleaginosos o ricos en lípidos.
• Alimentos proteicos, proteínicos, o ricos en proteínas.
• Alimentos con elevado contenido en vitaminas y
minerales.
Dependiendo de la función nutritiva que desempeñan:
• Alimentos energéticos.
• Alimentos plásticos, constructores y reparadores.
• Alimentos reguladores.

Dependiendo de su naturaleza biológica:
• Leche y derivados lácteos.
• Carnes.
• Pescados y Mariscos.
• Huevos.
• Leguminosas.
• Frutos secos.
• Cereales.
• Tubérculos.
• Verduras y hortalizas.
• Frutas.
• Oleaginosas.

GRUPOS DE ALIMENTOS
Grupo I: Verduras y frutas.
Grupo II: Cereales.
Grupo III: Leguminosas, frutos secos y alimentos de
origen animal.
Grupo IV: Azucares y grasas refinadas.
TIPOS DE ALIMENTOS
• Verduras.
• Frutas.
• Cereales.
• Leguminosas.
• Alimentos de origen animal.

LOS ALIMENTOS COMO FUENTE DE ENERGÍA Y
NUTRIENTES
Como se mencionó antes, el conocimiento de
los alimentos como vehículo de los nutrimentos
es de gran importancia para formular una dieta.
Para comprender y facilitar su uso, los
alimentos se han agrupado de la siguiente
manera con base en sus similitudes,
características químicas, origen e importancia
cualitativa y cuantitativa de la dieta actual.

Semillas de cereales y tubérculos:
Satisfacen más del 50% de las necesidades
mundiales de energía, pues proporcionan
almidón; son abundantes, baratos y representan
el alimento básico de la mayor parte de las
dietas actuales. Además, aportan fibra dietética,
hierro, vitamina E, tiamina y vitamina B6. Por
otro lado, los cereales proporcionan en
promedio 8% de las proteínas por cada 100g y
los tubérculos de 2 a 3%, aunque se trata de
proteínas que no se asimilan de modo eficiente.

Semillas de leguminosas y oleaginosas:
Por su abundancia y costo, son alimentos
básicos para el hombre, solo superados en
consumo por los cereales. Constituyen la fuente
más importante de proteína vegetal (20g de
proteína por 100g de leguminosas), más
asimilables que las proteínas de los cereales; lo
cual aumenta el valor biológico de las mismas.

Semillas de leguminosas y oleaginosas:
Este grupo de alimentos proporciona también hierro,
tiamina, riboflavina, niacina, piridoxina y fibra dietética.
Las oleaginosas además de contener una alta
proporción de grasa, aportan vitamina E y ácidos
grasos poliinsaturados.
Aunque estos alimentos aportan hierro, se trata de un
hierro de absorción deficiente.
Ej: La soya es un ejemplo destacado entre las
leguminosas, que precisa de un estudio particular y
detallado.

Vegetales frescos (frutas y verduras):
Representan básicamente la única
fuente importante de ácido ascórbico
(Vitamina – C), además aportan
carotenos, vitamina K, ácido fólico,
disacáridos y monosacáridos, un poco
de hierro y calcio.

Vegetales frescos (frutas y verduras):
La mayoría de las frutas y verduras contiene
también importantes cantidades de agua y
fibra dietética, esta última constituida
mayoritariamente de celulosa, hemicelulosa,
lignina, pectina y protopectina. El “contenido
de proteínas y grasas de las frutas” es muy
bajo.

Contenido de nutrimentos en algunos cereales, tubérculos y sus
derivados (Por 100g de porción comestible)
Alimento Porción
comestible
(%)
Energía
(Kcal)
Proteína
/
lípidos
(g)
Glúcidos
(g)
Vit-A
(mg)
Vit-B1
(mg)
Vit-C
(mg)
Hierro
(mg)
Tortilla 100 220 5.9
1.5
47.8 1.0 0.17 0.0 2.50
Trigo 100 337 10.0
2.0
73.4 1.1 0.59 0.0 0.90
Pan
blanco
100 232 8.4
0.3
62.1 0.0 0.26 0.0 3.50
Pastas 100 340 9.4
0.4
72.8 0.0 0.12 0.0 2.10
Papa
amarilla
82 76 1.6
0.1
17.5 0.0 0.17 15.0 2.70

Contenido de nutrimentos en algunas leguminosas y oleaginosas
(Por 100g de porción comestible)
Alimento Porción
comestible
(%)
Energía
(Kcal)
Proteína
/
lípidos
(g)
Glúcidos
(g)
Vit-A
(mg)
Vit-B1
(mg)
Vit-C
(mg)
Hierro
(mg)
Frijol
negro
100 322 21.8
2.5
55.4 1.3 0.63 1.0 6.35
Frijol
Bayo
100 332 27.7
1.8
58.5 0.0 0.69 0.0 6.95
Garbanzo 96 373 21.0
6.2
61.0 6.7 0.74 0.0 8.85
Soja 100 331 37.3
3.9
0.2 0.0 0.70 0.0 8.85
Ajonjolí 100 575 14.0
52.2
21.1 1.1 0.98 0.0 10.40

Contenido de nutrimentos en algunos productos
vegetales frescos (Por 100g de porción comestible)
Alimento Porción
comestible
(%)
Energía
(Kcal)
Proteína
/
lípidos
(g)
Glúcidos
(g)
Vit-A
(mg)
Vit-B1
(mg)
Vit-C
(mg)
Hierro
(mg)
Calabaci
ta
90 18 1.8
0.1
3.7 26.7 0.06 130.0 5.00
Guayaba 82 55 1.0
0.4
13.5 29.6 0.04 199 1.30
Lechuga 69 19 1.3
0.1
4.1 44.4 0.14 6.0 0.00
Zanahori
a
63 44 0.4
0.3
10.5 644.4 0.04 19.0 1.50
Plátano 68 88 1.4
0.3
22.0 63.3 0.09 12 1.80

Tejidos animales (Carnes, pescado y vísceras) y
huevos:
En los países desarrollados representan un
importante aporte proteínico en la dieta. Proporcionan
alrededor del 20% de proteína de gran eficiencia en su
asimilación. El huevo contiene en promedio 10% de
proteínas, Además contiene hierro y retinol, es rico en
todas las vitaminas excepto en ácido ascórbico. Si
bien los tejidos animales son prácticamente la única
fuente de vitamina B12 en la dieta, esto no lo hace
indispensable, porque dicha vitamina puede ser
obtenida del consumo del de suplementos dietéticos
o concentrados de extractos de levadura.

Las fuentes animales de alimentos contienen
cantidades importantes de ácidos grasos
saturados y colesterol, por lo que el exceso
consumo de las mismas se vincula con una
alta incidencia de arteriosclerosis . Aunque
los alimentos de este grupo son agradables al
paladar, su alto costo los limita a la población
de mayores recursos económicos.

Contenido de nutrimentos en algunos tejidos animales
y en el huevo (Por 100g de porción comestible)
Alimento Porción
comestible
(%)
Energía
(Kcal)
Proteína
/
lípidos
(g)
Glúcidos
(g)
Vit-A
(mg)
Vit-B1
(mg)
Vit-C
(mg)
Hierro
(mg)
Carne de
Res
95 113 21.4
2.4
0.0 0.0 0.7 0.0 4.00
Carne de
cerdo
85 194 17.5
13.2
0.0 0.0 0.85 1.0 1.50
Pollo 58 170 18.2
10.2
0.0 0.0 0.08 0.0 1.50
Sardina 100 197 12.2
1.7
1.7 10.0 0.01 0.0 4.10
Huevo 88 148 0.8
2.7
2.7 125.0 0.14 0.0 2.50

Leches y derivados:
Aunque su composición varía de una especie a
otra, como su única razón de existir es la de
servir como alimento, es de esperar que su
valor nutritivo sea muy alto.

Leches y derivados:
La leche esta constituida principalmente por
agua (86%), aporta proteínas de buena calidad,
grasas saturadas, hidratos de carbono,
vitaminas A y B2, y minerales como calcio y
fósforo; por su riqueza y facilidad de digestión
es el alimento ideal para el lactante.

Leches y derivados:
Sin embargo en edades posteriores es solo
un alimento más de la dieta, por lo que no se
justifica una ingestión superior a 500 ml al
día, de hecho, en el adulto no se considera
necesaria. Además, su costo es elevado y,
por tanto prohibitivo para una buena parte
de la población.

El queso es quizás el derivado más importante de la
leche.
Constituye un concentrado, ya que conserva casi todos
sus nutrimentos con excepción del agua y algunas
pequeñas perdidas de nutrientes que experimenta en el
desuerado durante su fabricación.
Existen otros derivados como las leches fermentadas,
evaporadas y el yogurt, que representan formas mas
modernas de conservación.
La crema y la mantequilla resultan de separar la grasa
de la leche, por lo que básicamente aportan importantes
cantidades de grasas saturadas.

Contenido de nutrimentos en leche y quesos (Por 100g
de porción comestible)
Alimento Porción
comestible
(%)
Energía
(Kcal)
Proteína
/
lípidos
(g)
Glúcidos
(g)
Vit-A
(mg)
Vit-B1
(mg)
Vit-C
(mg)
Hierro
(mg)
Leche
fresca
100 58 3.5
3.4
3.5 27.9 0.05 1.0 0.30
Queso
Chihuah
ua
100 458 29.4
37.0
1.9 184.0 0.06 0.0 5.82
Queso
Oaxaca
100 317 28.2
22.0
3.0 270.6 0.00 0.0 5.30

¿Valor Nutricional de los alimentos?:
Estrictamente hablando el “Valor Biológico (VB)” es un
término definido para expresar la calidad nutricional de
una proteína, en términos del coeficiente de retención
de la misma.
El (VB) puede ser analizado como valor biológico
aparente, que no tiene en cuenta el nitrógeno endógeno
aportado por el organismo, y el valor biológico real, al
que se restan las aportaciones de nitrógeno del
organismo a los desechos fecales y urinarios. Como se
puede apreciar, el término (VB) está asociado
directamente al metabolismo nitrogenado del
organismo, y a la eficiencia con la que el organismo
utiliza las fuentes dietéticas de nitrógeno

Cuando la presencia y las cantidades de los
aminoácidos en los alimentos, corresponden
a las necesidades del organismo, la casi
totalidad del nitrógeno es retenido y el (VB) de
las proteínas de los mismos es próximo a 100.
Cuanto más déficit exista de un aminoácido o
varios aminoácidos en las proteínas de un
alimento más disminuye el porcentaje de
nitrógeno retenido y más bajo es el valor
biológico. Para el caso de un organismo
humano en crecimiento, la escala de (VB) es
la siguiente:

VALOR BIOLÓGICO DE ALGUNAS
PROTEINAS
• Huevo entero, lacto suero: 95%
• Leche: 80%
• Pan, cacahuate, levaduras: 50%
• Gluten del trigo, maíz: 40%.
• Gelatina, Zeina: Aproximadamente
15%

¿Valor biológico o valor nutricional?:
Más adecuado para expresar la “suficiencia de un
alimento para contribuir a la satisfacción de las
necesidades o requerimientos nutricionales de
los individuos” es el término “Valor nutritivo o
nutricional” del alimento, el cual viene expresado en
términos de:
• La composición química del alimento.
• La digestibilidad de proteína, glúcidos y lípidos que
forman parte de su composición química.
• La biodisponibilidad de las vitaminas y minerales
presentes en ellos.

Digestibilidad: Es una medida global del
conjunto de fenómenos que dan lugar a la
absorción intestinal de los componentes del
bolo alimenticio. Indirectamente mide la
cantidad de nutrientes supuestamente
absorbidos por la mucosa intestinal, valorando
los elementos contenidos en los desechos
fecales.
La digestibilidad tiene un carácter global en el
sentido de que establece el balance de la
digestión sin tener en cuenta la cinética de los
fenómenos digestivos.

Biodisponibilidad: Califica la fracción de un
nutriente que puede ser absorbido por la
mucosa intestinal, y a continuación ser
utilizado metabólicamente para cubrir las
necesidades nutritivas.
El término “disponible” se opone al
resultado de las técnicas analíticas que
determinan el contenido total de un
nutriente pretendiendo la total utilización
del mismo por nuestro organismo.

El término “biodisponibilidad”, es
particularmente utilizado para
vitaminas y minerales. Cuando
evaluamos el biodisponibilidad
del hierro en los alimentos,
solemos decir que el hierro
presente en la carne es más
biodisponible que el hierro
contenido el huevo.

ANALISIS DE ALIMENTOS
Análisis Químico Proximal (AQP): Es el conjunto de
procedimientos químico-analíticos que son aplicados a las
muestras tomadas de alimentos para determinar los
sustancias químicas constitutivas mayoritarias o también
conocidos como principios inmediatos. A saber estos son:
• Proteínas totales (nitrógeno proteico).
• Carbohidratos totales.
• Lípidos (extracto etéreo).
• Humedad (Agua)
• Cenizas (Minerales).
• Fibra dietética total.

ANALISIS DE ALIMENTOS
Análisis microbiológicos de Alimentos: Procedimientos de siembra y
aislamiento de especies microbianas en medios nutritivos específicos, lo que
conducen al crecimiento e identificación de las mismas con el objetivo de
determinar la calidad microbiológica, higiénica y sanitaria de los alimentos de
consumo humano.
Estos análisis microbiológicos pueden ser generales sin importar el tipo de
alimentos evaluado o específicos considerando el alimento estudiado en
cuestión y su ecología microbiana particular.
Entre los principales análisis microbiológicos en alimentos tenemos:
• Microorganismos viables totales.
• Bacterias coliformes totales.
• Bacterias coliformes fecales.
• Bacterias Tinción de Gram negativas.
• Bacterias Tinción de Gram positivas.
• Listeria Monocytogenes.
• Campylobacter jejuni.
• Shigella spp.
• Staphylococcus aureus.
• Yersinia enterocolitica.

¿Cuál institución internacional da pautas acerca de las técnicas y
métodos analíticos para el análisis químico de los alimentos?
AOAC: Association of Official Agricultural Chemists – Asociación Oficial
de Químicos Agrícolas de los Estados Unidos de América. Fundado en el año
1884 auspiciado por el Departamento de Agricultura de ese país. En 1985 la
AOAC fue establecida en Pensilvania como una dependencia independiente
del Departamento de Agricultura.
El reconocimiento y expansión de la AOAC impulso la creación del FDA (la
Administración de Drogas y Alimentos) en los Estados Unidos, y en 1965 su
nombre fue cambiado a Association of Official Analytical Chemists como
resultado a la ampliación en el alcance de los asuntos de su competencia
reguladora. En 1979 la AOAC se independiza completamente del FDA.
Es la AOAC la responsible de emitir y acreditar los OMA (Official Methods of
Analysis) de mayor divulgación y usos en el mundo en la caracterización y
evaluación de alimentos.
En la Actualidad la AOAC agrupa como miembros y afiliados, a cientificos de
todo el mundo.

Ciencia de Los Alimentos
Tema (II): Agua y actividad acuosa en los alimentos.
Sumario:
• Introducción: El agua y su importancia biológica. Fuentes de
agua para el ser humano.
• Características y propiedades físico química del agua en los
alimentos.
 Estados físicos del agua.
 Efectos de los solutos en el agua.
• Distribución del agua en los alimentos.
• Actividad acuosa: Actividad acuosa y estabilidad de los
alimentos.
• Los alimentos de humedad intermedia.

Introducción
Debido a que desde el punto de vista
nutricional el agua no tiene valor
energético, dado que no sufre cambios
químicos durante su utilización
biológica, el agua en muchas ocasiones
no se considera nutrimento, sin
embargo sin ella no podrían llevarse a
cabo las reacciones bioquímicas que
sustentan la vida.

Tanto así que existen muchas
teorías que consideran que la
vida en nuestro planeta se
origino precisamente gracias a
la presencia de este
compuesto.

Importancia biológica del agua:
La importancia biológica del agua estriba
fundamentalmente en su peculiares propiedades como
disolvente de un gran número de sustancias.
• El agua transporta diferentes sustancias a
través de los organismos vivos.
• El agua mantiene muchas sustancias en
solución, mientras que otras forman
suspensiones coloidales estables al
encontrarse distribuidas en su seno.

• El agua sirve de matriz a innumerables
reacciones bioquímicas.
• El agua sirve como medio eficaz para el
control de los cambios térmicos en los
organismos vivos.
• El agua constituye un elemento esencial en
la eliminación de desechos tóxicos
resultantes de la actividad metabólica de los
seres vivos.

Muchas macromoléculas con interés
bioquímico, como las proteínas, las
enzimas y los ácidos nucleicos, se
vuelven activas cuando adquieren
sus correspondientes estructuras
secundaria, terciaria, etc., gracias a
las interacciones que establecen con
el agua.

Las células de los tejidos
animal y vegetal, así como los
microorganismos, solo se
pueden desarrollar
eficientemente 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 los
especialista del área de los alimentos y la
nutrición resulta indispensable conocer
las propiedades físicas y químicas del
agua, ya que muchas transformaciones
negativas y positivas que se verifican en
los alimentos están relacionadas con ella.

El agua es un factor
determinante en la inhibición o
la propagación de las diferentes
reacciones que pueden
aumentar o disminuir la calidad
nutritiva y sensorial de los
alimentos.

Fuentes de agua para el ser humano:
La mayoría de los organismos y, en
general, los sistemas biológicamente
activos, contienen en su
composición una gran proporción de
agua, que en algunos casos llega a
representar hasta el 97% del peso
total ( “Ej: El organismo perteneciente al phylum
celenterados, conocido como “Agua Mala” o “Barquito
Portugués”).

Cerca del 70% del cuerpo humano es
agua, aún cuando hay ciertos tejidos
como huesos, cabellos y dientes que la
contienen escasamente.
Su distribución en el músculo por
ejemplo, es de 70% en las miofibrillas,
20% en el sarcoplasma, y 10% en el
tejido conectivo (cartílagos y tendones).

El organismo pierde agua
continuamente por diferentes vías,
tales como el sudor, la orina, la
respiración y las heces fecales, y
requiere un mínimo aproximado de
1500 ml diarios para efectuar todas
sus funciones adecuadamente.

Balance de agua en el ser humano
Fuente Agua
Ingerida
(ml/día)
Fuente Agua
perdida
(ml/día)
Alimentos
Bebidas
Oxidación
De nutrientes
850
1300
350
Orina
Pulmones
Piel
Heces
fecales
1500
400
500
100
Total 2500 Total 2500

Para el ser humano, la fuente más
importante de agua está en todos los
líquidos que ingiere, pero también la
adquiere de diferentes alimentos que
consume.

Como son ciertos vegetales que
contienen hasta 95% de este
líquido; de la leche, que contiene
87%, de los huevos 75% y del pan,
que es uno de los alimentos más
comunes y con menor cantidad de
agua en su composición, 40%.

Contenido aproximado de agua de algunos
alimentos (%)
Lechuga,
Espárrago,
coliflor.
95 Carne de Res 70
Brócoli,
Zanahoria
90 Carne de Cerdo 60
Manzana,
Durazno,
Naranja.
88 Pan 40
Leche 87 Queso 35
Papa, Pera 80 Mantequilla 16
Huevo, Pollo 75 Galletas 5

Características y propiedades fisicoquímica del agua
H
H
O
104.5 º
Este hidrógeno muestra
polaridad positiva
Este hidrógeno muestra
polaridad positiva
El oxigeno muestra
polaridad negativa
producto de su gran
electronegatividad

En la molécula de agua existe una
diferencia de electronegatividades
que se deben precisamente a que el
oxígeno tiene gran poder de
atracción por los electrones de los
hidrógenos, lo que ocasiona que
estos desarrollen una carga parcial
positiva, y el átomo de oxigeno una
carga parcial doble negativa.

Es decir, esta molécula NO
TIENE UNA CARGA , pero si un
“Potente Dipolo Eléctrico” que
permite crear puentes de
hidrógeno estables con otras
moléculas de agua o
diferentes sustancias
orgánicas, pero de naturaleza
polar.

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

El puente de hidrógeno no es
propiamente un enlace químico, es
una asociación molecular, una
fuerza de unión electrostática
entre átomos provenientes de
compuestos polares.

Debido a sus cargas parciales, cada
molécula de agua tiene dos sitios que
actúan como receptores y dos como
donadores de electrones, por lo que la
interacción entre ellas puede crear
estructuras tridimensionales estables,
responsables de sus de sus propiedades
físicas tan peculiares.

Cabe indicar que los puentes de
hidrógeno no solo se inducen en el
agua, sino con cualquier sustancia que
tenga características polares, e
hidrógenos disponibles para este tipo
de interacción electrostática. Los
puentes de hidrógeno se forman en las
proteínas y los hidratos de carbono,
con sus diversos grupos hidrófilos.

•Las temperaturas bajas
favorecen la formación de
puentes de hidrógeno.
•Las temperaturas altas
desfavorecen la formación de
puentes de hidrógeno.

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS
PROPIEDADES FÍSICAS DEL
AGUA

El agua es un hidruro ( Sustancias
constituidas por hidrógeno enlazado
con un metal o un no metal), y sería
muy interesante comparar algunas
propiedades físicas del agua con las
de los hidruros de los elementos
químicos del mismo grupo de la
tabla periódica a la que pertenece el
oxígeno.

PROPIEDADES FÍSICAS A COMPARAR
• Peso molecular.
• Temperatura de fusión.
• Temperatura de ebullición.
• Calor específico.
• Calor de vaporización.
• Constante dieléctrica.

Análisis comparativo de las propiedades
físicas de algunos hidruros
Propiedad Física H2O H2S H2Se H2Te
Peso molecular 18 34 81 130
Temperatura de fusión 0 -86 -64 -57
Temperatura de ebullición 100 -61 -42 -2
Intervalo en estado líquido 100 25 22 55

Temperaturas de fusión y ebullición:
Se sabe que a medida que se reduce el peso
molecular del hidruro, las temperaturas de
fusión y ebullición disminuyen
proporcionalmente; sin embargo esta
situación no se da en el agua, que aún
teniendo el menor peso molecular, presenta
valores de estas dos constantes muy
superiores a las del resto del grupo.

Estas propiedades
anómalas del agua se
deben a la gran fuerza de
atracción que se establece
entre sus moléculas por
medio de puentes de
hidrógeno

Calor específico del agua:
El agua presenta un alto valor de
calor específico (4.184 kJ/kg ºK),
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 particular del agua,
parte de la energía se usa
principalmente para romper
dichas asociaciones, de allí que
se requiera una mayor cantidad
de calor para incrementar la
temperatura.

Calor de vaporización:
El calor de vaporización es una medida
directa de la cantidad de energía
requerida para romper las fuerzas
atractivas en el seno del líquido, de tal
manera que las moléculas, en forma
individual, puedan escapar de la fase
líquida y pasar a la fase gaseosa.

Para el agua el calor de
vaporización a 100ºC es de 538
Cal/g (40.63 kJ/mol o 9.70
kCal/mol), muy superior al de
muchos compuestos similares, lo
cual muestra el alto grado de
interacción de sus moléculas.

Constante Dieléctrica:
La constante dieléctrica (D) es una
medida de la tendencia del
disolvente a oponerse a las fuerzas
electrostáticas de atracción entre
iones con carga opuesta. El agua es
un buen disolvente debido a su alta
constante dieléctrica.

El agua también disuelve
diversas sustancias no iónicas
con carácter polar, como
azúcares, alcoholes, aldehídos,
cetonas, aminoácidos y otros
compuestos polares.

Estados físicos del agua:
El agua de acuerdo con la cantidad y la
duración de los puentes de hidrógeno que
contenga, 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 a temperaturas menores e iguales a 0ºC
se presenta como hielo y a temperaturas iguales
y mayores que 100ºC, como vapor.

Las modificaciones de un
estado físico a otro del agua se
pueden llevar a cabo
modificando la presión y la
temperatura.

Los puentes de hidrógeno que se
establecen entre las moléculas de agua,
para formar la sustancia del mismo
nombre, NO SON ESTÁTICOS, y una vez
formados varían constantemente; se
comportan como una estructura dinámica
en la que estas uniones tienen una vida
media muy corta (10-11 segundos).

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 e
hidrógeno se encuentra rodeado por
otros similares a una distancia
pequeña, y con un ángulo entre ellos
que evitan las tensiones en la
estructura , brindando de esta forma
gran estabilidad al cristal de hielo.

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 líquido.

Por otra parte, el
descongelamiento se lleva a
cabo por la destrucción de
los cristales para generar una
estructura más densa y una
pequeña cantidad de agua
libre.

Efecto de los solutos en el agua: Propiedades
coligativas de las disoluciones
La presencia de solutos de los tipos iónicos, no iónico
polar y apolar; causan cambios muy importantes en la
estructura del agua, lo cual se refleja en sus
propiedades físicas; estos efectos se aprecian en las
llamadas “Propiedades Coligativas” de las disoluciones.
Estas alteraciones son:
• Depresión del punto o temperatura de congelamiento:
Se necesita provocar una mayor reducción de la
temperatura de la disolución para provocar el
congelamiento de la misma. En el caso del agua sin
soluto, la misma congela a una temperatura un poco
menos fría que cuando hay una sustancia distribuida en
su seno.

• Aumento de la temperatura de ebullición: Se necesita
provocar un mayor aumento de la temperatura de la
disolución para que las moléculas de agua pasen del
estado líquido al gaseoso (Vapor de agua).
• Reducción de la presión de vapor del líquido: Las
moléculas de agua que se evaporan desde la disolución,
generan una menor presión de vapor para el mismo
valor de temperatura que cuando se encuentran en el
agua pura.
• Modificaciones en la presión osmótica: La “Ósmosis”
es el flujo de moléculas de agua a traves de una
membrana diferencialmente permeable que permite el
paso del disolvente pero no del soluto, desde una región
de baja concentración de soluto a otra de elavada
concentración del mismo.

La presión osmótica se define como la cantidad
de presión que se aplica para impedir el flujo de
agua u ósmosis a través de la membrana
diferencialmente permeable que separa una
solución de baja concentración de soluto de
otra de alta concentración del mismo. La
presión osmótica depende solamente del
número de partículas de soluto en la solución,
mientras mayor sea la diferencia en la
concentración del soluto entre las soluciones,
mayor será la presión que se tendrá que aplicar
para impedir la ósmosis.

¿Por qué se generan las propiedades
coligativas de las disoluciones?
Las propiedades coligativas se deben a que cada tipo de
soluto, al interferir en la formación de los puentes de
hidrógeno en el agua, interrumpen y alteran la
estructura tridimensional del agua; esta acción la
ejercen tanto las sustancias iónicas como las polares, y
dicha interferencia se refleja sobre las propiedades
fisicoquímicas de la disolución.
Por el contrario, los solutos no polares, como
hidrocarburos, ácidos grasos, algunos aminoácidos y
proteínas favorecen las organizaciones estables,
obligando a las moléculas de agua a interactuar más
fuertemente y a ordenarse.

Distribución del agua en los alimentos:
En los tejidos animales y vegetales el agua no se
encuentra uniformemente distribuida, debido a los
complejos hidratados que se establecen con proteínas,
hidratos de carbono, y algunos tipos de lípidos así como
con otros constituyentes en general.
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 de forma heterogénea.

Generalmente un alimento se congela a – 20ºC, pero
aún en estas condiciones una fracción del agua
permanece líquida y requiere temperaturas más bajas
para congelar o solidificar, por ejemplo temperaturas
de – 40ºC.
Esto sucede dado que cierta cantidad de agua presente
en el alimento mantiene sus interacciones moleculares
con los componentes químicos del alimento, lo cual
compromete la formación de la red cristalina por
puentes de hidrógeno típica del agua congelada. Se
necesita una adicional reducción de la temperatura
para disminuir las interacciones del agua con los
componentes del alimento y favorecer la congelación.

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 de dicho líquido dentro del alimento.
Se considera que el agua ligada es aquella porción de
agua que no congela en condiciones normales a la
temperatura de - 20ºC, y su determinación se puede
realizar por análisis térmico diferencial o por resonancia
magnética nuclear.
Por otra parte el agua libre es la que se congela
fácilmente a la temperatura de - 20ºC, se pierde durante
el calentamiento del alimento, y es la principal
responsable de la llamada “Actividad Acuosa”.

Algunos autores prefieren los términos “Agua
congelable” para hablar del agua libre y “Agua no
congelable” en lugar de agua ligada.
Estrictamente hablando, no existe ninguno de estos
tipos de agua, ya que aún la más fuertemente ligada,
que incluye la monocapa de agua adherida a los
componentes químicos del alimento, tiene cierta
movilidad y es capaz de ejercer una presión de vapor
medible cuando se incrementa la temperatura del
alimento.
De igual forma no hay agua completamente libre
debido que también está unida a otras moléculas de
agua o con otros constituyentes que la estabilizan y
retienen en la estructura tridimensional del alimento.

Por razones estrictamente didácticas se han delineado
tres zonas hipotéticas que ubican el agua dentro de un
alimento:
Agua de la zona (III): Esta agua se considera libre, se
encuentra en macrocapilares; forma partes de las
disoluciones o soluciones que disuelven las sustancias
de bajo peso molecular, es la más abundante y fácil de
congelar y evaporar; y su eliminación reduce la actividad
de agua a valores de 0.8.
Agua de la zona (II): Se localiza en diferentes capaz más
estructuradas y en microcapilares del alimento, es más
difícil de quitar del producto que la anterior, pero al
lograrlo se obtienen valores de actividad de agua de
aproximadamente 0.3.

Agua de la zona (I): Representa la capa monomolecular
de moléculas de agua, es la más difícil de eliminar en los
procesos térmicos comerciales de secado, en algunos
casos se puede reducir parcialmente en la deshidratación
convencional del alimento, pero no es recomendable ya
que además de requerir mucha energía para lograrlo se
podría dañar el alimento.
En muchos casos el agua de la zona (I)
ejerce un factor protector contra las
reacciones de oxidación de lípidos, al
actuar como barrera contra el oxigeno.

Actividad acuosa de los alimentos
Del agua contenida en un alimento dependen muchas
de las propiedades del mismo, pero también es
responsable en gran medida de las reacciones
químicas, enzimáticas y microbiológicas, que son las
tres causas principales del deterioro de un producto.
CAUSAS:
• Reacciones químicas de los componentes del
alimento.
• Reacciones enzimáticamente catalizadas.
• Alteraciones microbiológicas.

El agua libre es la única disponible para el crecimiento
de los microorganismos o para intervenir en las
transformaciones hidrolíticas, químicas y enzimáticas
dentro del alimento.
Actividad de agua:
Es la porción de agua disponible en un producto
para sustentar las reacciones químicas enzimáticas
y no enzimáticas, y para permitir el crecimiento
microbiano. Representa en alguna medida el grado
de interacción del agua con los demás
constituyentes del alimento.

La actividad de agua es una actividad
intrínseca del alimento, y se relaciona
con el contenido de humedad por medio
de curvas isotermas de adsorción y
desorción; por esta razón es muy
importante no confundir la actividad
acuosa con el contenido de agua del
alimento ya que la relación no es lineal.

DOS ALIMENTOS PUEDEN TENER VALORES DE
HUMEDAD SIMILARES Y ACTIVIDADES DE AGUA
DIFERENTES:
Esto se debe a que la actividad del agua describe de algún
modo el grado de interacciones de la misma con los
componentes químicos del alimento, en otras palabras:
dos alimentos pueden contener un volumen total de agua
similar y por ende valores cercanos de humedad relativa,
mientras uno de ellos ser particularmente rico en
carbohidratos y el otro en proteínas.
Como resultado de esta diferencia de composición, la
actividad de agua será diferente para cada uno de ellos,
explicado esto por los diferentes modos de interactuar dichas
sustancias con el agua.

ACTIVIDAD ACUOSA DE ALGUNOS ALIMENTOS
• Frutas ------------------------------------------------ 0.97
• Verduras -------------------------------------------- 0.97
• Jugos ------------------------------------------------ 0.97
• Huevos ---------------------------------------------- 0.97
• Carne ------------------------------------------------ 0.97
• Queso ----------------------------------------------- 0.96
• Pan y Mermeladas -------------------------------- 0.86
• Frutas secas ------------------------------------- 0.86
• Miel ------------------------------------------------- 0.75
• Galletas, cereales, azúcar ------------------ 0.10
• Productos deshidratados ------------------ 0.4 a 0.6

Actividad acuosa y estabilidad de los alimentos
La actividad de agua, junto con la temperatura, el pH y el
oxigeno son los factores que más influyen en la
estabilidad de los productos alimenticios.
La influencia de la actividad de agua ha quedado
demostrada en investigaciones que relacionan la misma
con muchos procesos que ocurren en los alimentos:
• En las reacciones de oscurecimiento no enzimático.
• En la degradación de las vitaminas.
• la destrucción de pigmentos.
• En la producción de aroma en el producto.
• En la sensibilidad los alimentos al ataque microbiano.

La actividad de agua tiene gran influencia en el
crecimiento de los microorganismos:
1. Las que más aw requieren son las
bacterias (>0.91).
2. Les siguen las levaduras (>0.88).
3. Finalmente los hongos (>0.80).

Hay que aclarar que , aunque se inhibe el
crecimiento de los microorganismos
cuando se elimina el agua del alimento y la
actividad del agua decrece, la resistencia
térmica de los microorganismos se
incrementa cuando se reduce el contenido
de agua del alimento, lo que quiere decir
que para destruirlos es mejor el calor
húmedo que el calor seco.

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