Quimica de los alimentos

1. ACTIVIDAD ACUOSA EN LOS
ALIMENTOS

2. Antecedentes
Tradicionalmente se ha observado que la vida de
anaquel de los alimentos, disminuye con la
presencia de agua, es decir, a mayor concentración
menor vida útil.
Algunos de los alimentos perecederos como la leche
fluida, la carne roja, filete de pescado, pollo fresco,
reducen su vida de anaquel porque hay crecimiento
microbiano en forma inmediata.

3. COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS
•Carbohidratos y azúcares simples.
•Proteínas (enzimas) y aminoácidos.
•Grasas y aceites.
•Fibra vegetal (celulosa, inulina, pectina, etc.).
•Vitaminas.
•Minerales.

4. GRUPOS DE ALIMENTOS
•Los alimentos que consumimos se dividen en 9
grupos principales 5 (vegetal) y 4 (animal):
•Alimentos vegetales: cereales y sus productos.
Azúcar y productos azucarados. Verduras y
derivados. Frutas y derivados. Leguminosas y
derivados.
•Alimentos animales: Carne y derivados. Aves y
huevos. Pescados y otros alimentos marinos. Leche
y derivados.

5. Propiedades f-q del agua pura:
• Calor específico
• Calor latente de fusión
• Calor latente de vaporización
• Conductividad térmica
• Viscosidad
• Constante dieléctrica
• Cuando el agua actúa como
solvente:
- Constante dieléctrica
- Momento dipolar
- Tensión superficial
• Actividad acuosa = 1
(adimencional)

6. Características f-q de soluciones
acuosas (propiedades coligativas):
• Disminución de la presión de
vapor
• Elevación del punto de
ebullición
• Descenso del punto de
congelación
• Descenso de la tensión
superficial
• Aumento de la viscosidad
• Formación de gradientes de
presión osmótica a través de
membranas semipermeables
• Incremento de la fuerza iónica
(polaridad)

8. Distribución de agua en alimentos:
Se observa que el agua presente en los tejidos vegetales y animales
puede ser:
“Agua libre” = “Agua congelable” = “Agua capilar”
Es agua que está retenida en la finísima red de espacios capilares
extracelulares que se encuentran en el tejido de los alimentos. Sus
valores de humedad están por arriba del 90 %.

9. Distribución de agua en alimentos:
“Agua ligada” = “Agua no congelable” = “Agua de solución”
Es agua que forma verdaderas soluciones con
azúcares o sales. Esta solución tiene la Pv ligeramente
más baja que la del agua pura y además tiene un
punto de congelación más bajo. Los alimentos
contienen nutrimentos solubles en agua (vits,
minerales, prots,) las cuales forman verdaderas
soluciones y dependiendo de la concentración de c/u
de ellos hace que cambien sus propiedades
coligativas.

10. Proporción de agua congelada según la temperatura (L. Riedel)
Productos %H2O
Total
A
Con
-5°C
G
ge
-10°
U
la
-15°
A
da
-20°
% del
total
-30°
H2O
No
congelada
Bacalao 80.5 77 84 87 89 91 9%
Huevo entero 74 85 89 91 92 93 7%
Pan 40 15 45 53 54 54 46%
Jugo 88 72 85 90 93 96 4%

11. Distribución de agua en alimentos:
“Agua monocapa” = “Agua adsorbida” = “Agua BET”
Es el agua adsorbida en la superficie del alimento
formando una sola capa monomolecular retenida
por fuerzas químicas en la “superficie” de las
proteínas o de los polímeros de carbohidratos. Al
eliminar esta capa de moléculas, en general se
desnaturaliza o destruye el alimento. Sus valores
oscilan entre 2 a 9 % de agua (en función del
alimento).

12. Distribución de agua en alimentos:
“Agua de composición” = “Agua de hidratación”
Es el agua que está combinada, en una unión química, con los
constituyentes del alimento como proteínas (formando puentes de
hidrógeno), ácidos orgánicos (hidratados), sales minerales (mono o
dihidratados), etc. Su composición es menor al 1 %.

14. Definición de ACTIVIDAD ACUOSA
• Se define como la cantidad de agua disponible en los alimentos para
llevar a cabo reacciones químicas, enzimáticas y microbianas.
• P del agua del alimento HR
Aw = ------------------------------- = ------
Po del agua pura 100

15. Definición de ACTIVIDAD ACUOSA
f M a
Aa = ----------- = --------------------
f° M a + M s
P = presión de vapor del agua del alimento a T
Po = “ “ “ “ “ pura a T
f = fugacidad en un determinado estado a T
f = “ “ “ estado estándar a T
Ms = moles de soluto ( g / PM )
Ma = moles de agua ( g / 18 )

16. Actividad Acuosa (20°C) en soluciones saturadas:
Ingrediente Peso Molecular % p / p A w
Fructosa 180.16 75.00 0.63
NaCl 58.35 26.50 0.75
Sacarosa 342.30 67.90 0.86
Glucosa 180.16 47.00 0.92

17. Actividad Acuosa (20°C) en alimentos:
Frutas frescas 0.97
Verduras frescas 0.97
Jugos de fruta 0.97
Huevo 0.97
Carne fresca 0.97
Filete de pescado 0.97
Leche fresca 0.97
Queso fresco 0.96
Pan 0.96
Mermeladas 0.86
Frutas secas 0.80
Miel de abeja 0.75
Galletas 0.10
Cereales 0.10
Azúcar 0.10

18. Valores de la monocapa BET de los
alimentos:
Alimento Valor monocapa g H2O / 100 g sol
Pollo cocido 4.00
Betabel 5.40
Lactosa amorfa 5.70
Lenteja 6.00
Papa 9.00
Almidón 9.90

19. Requerimientos de Actividad Acuosa en las
bacterias:
Clostridium botulinum A 0.93
Cl. Perfringens 0.93 – 0.95
Shigella sp 0.96
Staphylococcus aureus 0.91
Salmonella oranienberg 0.95
Pseudomonas fluorescens 0.97
Escherichia coli 0.95
Listeria monocitogenes 0.90 – 0.92

20. Requerimientos de Actividad Acuosa en las
hongos y levaduras:
Aspergillus flavus 0.78 - 0.80
Penicillium citrinum 0.80
Aspergillus clavatus 0.85
Monascus bisporus 0.61
Torulopsis candida 0.65
Saccharomyces cerevisiae 0.89 - 0.92

21. Estabilidad de los alimentos Aw
• El agua contenida en un alimento ejerce una Pv menor que la del
agua pura.
• La isoterma de adsorción de humedad es la expresión de la relación
funcional entre el contenido de humedad y la Aw.
• La ec. de BET es una de las + adecuadas para los alimentos,
especialmente en los límites de Aw de 0.1 a 0.5 (monocapa).

22. Estabilidad de los alimentos Aw
•Los cambios deteriorativos que acontecen en los
alimentos dependen de la Aw.
•Estos cambios son: colapso de la estructura física,
reacciones enzimáticas, crecimiento mo,
oscurecimiento no enzimático, peroxidación de
lípidos, etc.
•El mapa de estabilidad de los alimentos propuesto
por Labuza resume estos cambios. El punto de
máxima estabilidad de cualquier alimento es el de
la monocapa.

23. Procesos Alimentos; Prof. M. Báez 2011

24. Medición de la Aw
Son métodos orientados a la determinación de isotermas de sorción.
Las técnicas de análisis se basan en conceptos de psicrometría,
higrometría mecánica, mediciones del punto de rocío, higrometría
eléctrica, hidrometría gravimétrica, conductividad térmica, índice de
refracción, mediciones de presión y volumen y de constantes
dieléctricas.

25. Medición de presión de vapor:
Medición directa:
1) Colocación de la muestra bajo condiciones de
vacío permitiendo que esta llegue a equilibrarse
a T ambiente o controlada con la atmósfera que
la rodea.
2) Medición de la presión de vapor de la atmósfera
que está en equilibrio con la muestra por medio
de un manómetro o un transductor de
presiones.

26. Medición de presión de vapor II
Para la obtención de mediciones adecuadas se deben tomar en cuenta
factores como:
• Tamaño de la muestra.
• Tiempo de equilibrio.
• Pérdidas de humedad durante la evaporación.
• Temperatura.
• Volumen de la atmósfera que rodea a la muestra.

27. Métodos isopiésticos (P cte):
Se permite que la muestra alcance el equilibrio con un material de
referencia dentro de un desecador, durante un determinado tiempo y
a una temperatura constante. Después de lograr el equilibrio, se
determina el contenido de humedad del material de referencia y la Aw
de este último se obtiene de su isoterma de sorción.

28. Objetivo de conocer los valores de Aw
de los alimentos:
• Para desarrollo de alimentos de humedad intermedia.
• Para obtener el valor Aw que estabiliza los alimentos deshidratados
(monocapa BET).
• Para estabilizar los alimentos desde el punto de vista microbiano.
• Para estabilizar los alimentos desde el punto de vista fisico químico.
• Para evitar la peroxidación de lípidos.

29. Objetivo de conocer los valores de Aw
de los alimentos:
• Para evitar reacciones enzimáticas.
• Para conocer las isotermas de adsorción y desorción de agua de un
alimento.
• Para aumentar la vida de anaquel de los alimentos, a través de
factores o métodos combinados.