Este documento trata sobre la bioquímica de los alimentos. Explica que la bioquímica estudia las sustancias que componen la materia viva y sus transformaciones a través del metabolismo. Describe los principales componentes químicos de las células, incluyendo agua, sales minerales, proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos. También explica las funciones del agua y los iones minerales en las células, así como las características y funciones de las proteínas.

1. Sesión 04
Bioquímica de los
alimentos
El agua y sus propiedades

2. La Bioquímica constituye una disciplina que junto con la Química Orgánica
que permiten o facilitan sentar las bases para la comprensión de los
fenómenos que ocurren en los microorganismos y su papel en las los
procesos bioquímicos.
INTRODUCCIÓN
La Bioquímica es una de las disciplinas que mayor desarrollo ha alcanzado
en el siglo XX. La labor de los bioquímicos en técnicas tan importantes como
la nutrición, el control de enfermedades y la protección de cosechas, ha
proporcionado aportes importantes en la tarea de alimentar a la población
mundial, Además, el elevado desarrollo científico alcanzado por la
bioquímica en los últimos años ha contribuido a aumentar los conocimientos
acerca de las bases químicas de la vida.
El objetivo es propiciar los conocimientos básicos que le permitan aplicar a
un nivel productivo, los principios y los conceptos básicos del metabolismo
así como la cinética enzimática de las biomoléculas a los procesos
biotecnológicos y de la industria alimentaria, para predecir las posibles
causas de contaminación de productos, disminución de rendimiento durante
la biosíntesis de sustancias activas, etc.

3. Se encarga del estudio de las diversas
sustancias que componen la materia
viva. Este estudio también es objetivo de
la química de los productos naturales.
Partes de la bioquímica
Bioquímica estática
Pero la tarea más específica de la bioquímica consiste en investigar las transformaciones que ocurren en las sustancias,
desde el momento de su entrada en el organismo hasta su devolución al exterior como productos finales innecesarios.
Es el conjunto de todas estas
transformaciones, de complicadas
cadenas de reacciones de síntesis y
de degradación que es el metabolismo,
que representa el objeto de estudio del
aspecto más importante de la
bioquímica:
Bioquímica dinámica

4. Todas las reacciones bioquímicas son aceleradas catalíticamente por sustancias de naturaleza proteica. Los
biocatalizadores (Enzimas) son indispensables para la vida, se encuentran presentes en todas las células y actúan
en cantidades mínimas. Son sustancias específicas y es característico de ellos actuar bajo condiciones fisiológicas
específicas de temperatura, presión, acidez y otros factores presentes en los organismos vivos.
Puede decirse que el estudio del metabolismo es una ampliación del estudio de las enzimas y que es fundamental conocer
sus mecanismos de reacción para la plena comprensión de los procesos vitales.

5. El análisis de la naturaleza química de los enzimas y el
mecanismo de su actividad es el objeto de estudio de una
parte importante de la bioquímica dinámica denominada
enzimología. El desarrollo de la enzimología está íntimamente
relacionado con los progresos de la química de las proteínas y
de la química-física.
Esto indica que la vida está caracterizada no sólo
por una composición química definida, sino también
por una estructura igualmente determinada.
Si se mezclan en forma arbitraria todos los componentes de la
materia viva: proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos,
lípidos, etc., más otras sustancias también indispensables a la
materia viva como son los ácidos inorgánicos, el agua y las
sales minerales, no se obtendría materia viva, toda vez que en
esta mezcla se producirían reacciones químicas
desordenadas y violentas que llegarían a detenerse.

6. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ORGANISMOS BIÓTICOS
La célula representa, por tanto, la unidad funcional
y estructurada de todo ser vivo, definiéndose
como un sistema abierto isotérmico que se
ensambla, ajusta y perpetúa por si misma.
La célula
El sistema está constituido por reacciones
orgánicas consecutivas y ligadas, promovidas por
catalizadores producidos por la propia célula. La
célula representa la forma avanzada del desarrollo
de la materia en el universo.

7. El análisis químico de las sustancias que integran
la población molecular de las células demuestra la
presencia de componentes orgánicos e inorgánicos
según se muestra en la siguiente tabla.
Componentes químicos de la célula
Componentes %
Inorgánicos
Agua 75-85
Sales e iones minerales 1
Orgánicos
Proteínas 10-20
Lípidos 2-3
Carbohidratos 1
Ácidos nucleicos y otros 1
TABLA 01: Porcentaje relativo de componentes químicos
presentes en la célula viva.

8. Representa el componente más abundante
en la célula. Una parte del agua se
encuentra libre (aproximadamente 95 % del
total) el resto, en forma combinada.
Componentes inorgánicos
AGUA
El agua libre no se encuentra asociada a ningún
componente celular y representa el medio líquido
de transporte en la célula.
El agua combinada aparece solo unida a las
proteínas mediante puentes de hidrógeno y muy
particularmente se une a los grupos positivos y
negativos de los aminoácidos (actúa como un
dipolo), orientándose según las cargas de estos
en una proporción aproximada de 2 a 6
moléculas de agua por cada grupo amino.
La distribución de agua en los organismos varía
con la edad, naturaleza de la célula y actividad
metabólica en los vegetales influyen grandemente
el medio y la especie vegetal.

9. En la célula, las funciones del agua se derivan, en esencia, de sus propiedades fisicoquímicas, entre ellas: su calor
especifico, calores latentes de vaporización y fusión, constante dieléctrica, poder disolvente. Entre sus funciones más
notables pueden citarse:
AGUA
1. Es un componente estructural celular: en las
membranas representa 30 - 40 %: en mitocondrias
y cloroplastos no menos de 60 %.
2. Interviene en el mantenimiento y forma estructural
de la célula.
3. Representa el medio dispersante del contenido
protoplasmático: es el disolvente por excelencia de
los componentes solubles.
4. Contribuye al transporte de metabolitos residuales
y al movimiento y distribución de sales e iones
minerales dentro de la célula.

10. 5. Participa activamente en reacciones metabólicas, por
ejemplo, en las reacciones de hidrólisis provoca el
desdoblamiento de componentes complejos en otros
más sencillos: en la fotosíntesis aporta los electrones
necesarios para que se realice el proceso, y en la
cadena respiratoria también cede electrones para que
se produzca la reducción del oxigeno.
6. Es un factor importante en el rendimiento celular, pues
forma parte de estructuras celulares, y además, la
masa protoplasmática celular presenta el mayor
porcentaje de agua con respecto al resto de los
componentes celulares: por esta razón las células, para
llegar a su estado adulto, deben incorporar agua a su
interior a medida que se desarrollan, para adquirir su
volumen final. Es preciso destacar que alcanzar su
volumen final no implica que la célula deje de incorporar
agua: este proceso continúa, pero regulándose la
plasmolisis por la concentración salina interior.
7. Presenta acción termorreguladora, ya que permite la
regulación de la temperatura en el interior de la célula.

11. La presencia y cantidad de iones minerales es muy variable en los diferentes tipos de células por ejemplo Fe, Cu, Mn y
Zn se encuentran en muy pequeñas cantidades (microelementos), mientras que otros como CI, Na, K, P y Mg son
necesarios en mayor proporción (macroelementos) iones minerales en los diferentes tipos de células tienen una
importancia relativa: el magnesio por ejemplo, tiene gran importancia en las células de los vegetales fotosintetizadores,
sin embargo, en las células animales es menos importante, aunque tiene función destacada en la activación enzimática.
SALES E IONES MINERALES
Las funciones de las sales e iones minerales más importantes son las siguientes:
Funciones:
1. Contribuyen al equilibrio ácido-base, 𝐶𝑂3
2−
y 𝑃𝑂4
3−
.
2. Contribuyen a mantener la presión osmótica celular.
3. Tienen participación en la biocatálisis actuando como
activadores enzimáticos, como grupos prostéticos de
enzimas, etcétera.
4. Presentan función estructural; forman parte de tejidos y
líquidos celulares, por ejemplo, el Ca participa en la
estructura del tejido óseo, el Fe en la hemoglobina de la
sangre y el Mg en la clorofila.
5. Participan en los mecanismos de transporte de energía.
6. Participan en los procesos de transporte activo a través
de las membranas.

12. Representan las moléculas orgánicas más
abundantes en el interior de la célula, pues
constituyen alrededor del 50 % o más, de su peso
seco. Son fundamentales en todos los aspectos de
la estructura celular y de sus funciones, puesto que
constituyen los instrumentos moleculares mediante
los cuales se expresa la información genética.
Componentes orgánicos
PROTEÍNAS
Las proteínas son macromoléculas de elevado peso
molecular, pero al efectuarse la hidrólisis ácida de estas,
se obtienen una serie de compuestos orgánicos
sencillos de bajo peso molecular: los α-aminoácidos, los
cuales difieren entre si en la estructura de sus grupos R
o cadenas laterales.
Por lo común, solamente se encuentran
veinte aminoácidos diferentes, de los
170 conocidos, como sillares
estructurales de las proteínas presentes
en los organismos superiores.

13. En las moléculas proteicas, los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Tomando como base su
composición, las proteínas se dividen en dos clases principales: proteínas simples y proteínas conjugadas.

14. Proteínas simples: Son proteínas que por
hidrólisis producen solamente aminoácidos
sin ningún otro componente principal orgánico
o inorgánico. Habitualmente contienen:
Carbono 50%
Hidrógeno 7%
Oxígeno 23%
Nitrógeno 16%
Azufre 0-3%
Proteínas conjugadas: Son proteínas que
por hidrólisis no sólo producen aminoácidos,
sino también otros componentes orgánicos e
inorgánicos.
A la porción no aminoácida de una
proteína conjugada se le denomina grupo
prostético y de acuerdo con la naturaleza
química del grupo prostético pueden ser:
❑ Nucleoproteínas ácidos nucleicos
❑ Lipoproteínas lípidos
❑ Glucoproteínas glúcidos
❑ Metaloproteínas metales: Fe. Cu. Etc.

15. Funciones: Entre las funciones más destacadas de las proteínas pueden citarse:
1. Tienen función estructural (proteínas en membranas etc.).
2. Funcionan como biocatalizadores (enzimas).
3. Constituyen reserva de materiales nutritivos (proteínas)
4. Actúan como vehículo de transporte (hemoglobina,
seroalbúmina).
5. Presentan función protectora o inmunológica (globulinas).
6. Presentan función reguladora (hormonas).

16. Representan estructuras moleculares de gran
importancia en las células, por cuanto participan
directamente en la transmisión y codificación de la
información genética.
Componentes orgánicos
ÁCIDOS NUCLEICOS
La hidrólisis de los ácidos nucleicos muestra que
en la composición de estos se encuentran:
1. Azúcares del tipo de las pentosas: ribosa y
desoxirribosa.
2. Bases orgánicas heterocíclicas: púricas y
pirimidinicas.
3. Ácido fosfórico.
La unión a través de un enlace N-glicosídico de la base
nitrogenada heterocíclica con la pentosa conforma la
estructura denominada nucleósido. Denominándosele
nucleótido a la estructura del nucleósido que presente
esterificación en la posición 2’ o 3’ de la pentosa por el
ácido fosfórico.

17. La unión de los diferentes nucleótidos a través
de enlaces esterfosfóricos 3’, 5’ entre las
pentosas de los nucleótidos, conforma los
ácidos nucleicos, los cuales resultan ser, por
tanto, polímeros de nucleótidos.
La célula presenta dos clases de ácidos
nucleicos:
- El ácido desoxiribonucléico (ADN)
- El ácido rubonucléico (ARN).

18. Funciones: Estos polímeros tienen como función la síntesis de las proteínas. El ADN se localiza en el
núcleo celular fundamentalmente y posee la codificación genética de la célula. Actúa como herramienta
molecular mediante la cual se expresa la información genética. El ARN es sintetizado en el núcleo por el
ADN, se localiza fundamentalmente en el citoplasma celular y participa en la biosíntesis de proteínas en los
ribosomas.
Se conocen tres tipos de ARN: el ARN mensajero, el ARN
de transferencia y el ARN ribosomal, cada uno de los
cuales tiene su característica y función específica en el
mecanismo de la biosíntesis proteica.
Se ha determinado recientemente la presencia de ácidos
nucleicos del tipo ARN y del tipo ADN en orgánulos
celulares como mitocondrias y cloroplastos, lo que hace
suponer una cierta independencia en los procesos de
reproducción de estos orgánulos.

19. Los carbohidratos representan otro de los
componentes orgánicos de gran abundancia e
importancia celular. Su estructura química indica
que estas sustancias son polihidroxialdehidos y
polihidroxicetonas cuya fórmula general es
𝐶𝐻2𝑂 𝑛
Componentes orgánicos
CARBOHIDRATOS
La hidrólisis de los ácidos nucleicos muestra que
en la composición de estos se encuentran:
Se clasifican, de acuerdo con el número de
unidades monoméricas de que estén
constituidos, en monosacáridos o azúcares
simples, oligosacáridos y polisacáridos.

20. Entre los monosacáridos el más abundante es la glucosa,
la que representa un metabolito muy importante en los
animales para la obtención de energía química y para la
formación de sustancias de reserva, que en los animales
está representada por la molécula de glucógeno.
En las plantas, la glucosa se polimeriza para formar el
polisacárido almidón, el cual representa la sustancia de
reserva principal en raíces, frutos y tubérculos. El
almidón está conformado químicamente por unidades
glucosa unidas por enlaces α – 1,4 glucosídicos y α –
1.6 glucosidicos, lo que permite que esta molécula
presente ramificaciones en su estructura.

21. Funciones: Los carbohidratos presentan las siguientes funciones biológicas:
1. Energética: porque constituyen por su abundancia,
el combustible celular por excelencia.
2. Estructural: pues se encuentran formando parte
estructural de las membranas celulares.
3. Reserva: porque se encuentran almacenadas en
forma de polímeros en animales y plantas cuyos
componentes principales son el glucógeno y el
almidón respectivamente.
4. Sostén y protección: pues en los vegetales, los
carbohidratos forman estructuras poliméricas, por
ejemplo, la celulosa, que forma la pared celular que
recubre las células vegetales, constituyendo dicha
pared celular un elemento importante corno sostén
en el vegetal.

22. Bajo la denominación de lípidos se conoce todo un
conjunto de sustancias estructuralmente heterogéneas,
las cuales pueden ser extraídas de tejidos vegetales
animales al ser tratados con disolventes orgánicos
apolares
Componentes orgánicos
LÍPIDOS
Los lípidos se clasifican como simples, entre los que se
encuentran las grasas neutras formadas por la unión
entre la glicerina y los ácidos grasos y complejos entre
los que se incluyen los esteroides las lecitinas y otros.
Los ácidos grasos revisten gran importancia porque
constituyen los sillares estructurales de diferentes tipos de
lípidos. Estos ácidos grasos pueden ser saturados o
insaturados la mayoría de los que están presentes en
plantas y animales poseen un número par de átomos de
carbono, siendo los más abundantes los de 16 y 18
carbonos (𝐶16 palmítico. 𝐶18 esteárico).

23. Los ácidos grasos insaturados predominan en las grasas
neutras de ciertas especies, presentándose con más
frecuencia la insaturación entre los carbonos 9 y 10.
Como ejemplo de ácido graso insaturado tenemos el
ácido oléico 𝐶17𝐻33𝐶𝑂𝑂𝐻
Los ácidos grasos presentes en las grasas
neutras pueden ser iguales o diferentes,
ocupando posiciones variables con respecto al
grupo hidróxilo que esterifiquen, de manera
que podrá presentarse gran diversidad de
triacilglicéridos.
Los triacilglicéridos son los componentes
principales, en los depósitos de grasas en
células animales y vegetales: los más
abundantes resultan ser: tripalmitilglicérido,
triestearilglicérido y trioleilglicérido.

26. Funciones: Entre las principales funciones de los lípidos están las siguientes:
1. Constituyen componentes estructurales de
membranas, pues conjuntamente con las proteínas
forman la llamada membrana unidad lipoprotéica en
todos los sistemas membranosos celulares.
2. Son material energético celular, porque estas
sustancias presentan un gran contenido energético
por su estado reducido.
3. Constituyen sustancias de reserva. Los lípidos se
almacenan en tejidos y semillas, por ejemplo, en el
tejido adiposo y en las grasas vegetales.
4. Tienen función protectora. Están presentes en:
- paredes celulares de bacterias y plantas,
- exoesqueleto de insectos,
- piel de vertebrados.

27. El Agua

28. Introducción
En muchas ocasiones, al agua no se le considera un
nutrimento porque no sufre cambios químicos durante su
aprovechamiento biológico; pero es un hecho que sin
ella no pueden llevarse a cabo las innumerables
transformaciones bioquímicas propias de todas las
células activas: des-de una sencilla bacteria hasta el
complejo sistema del organismo del hombre.
Esto es tan cierto que existen teorías que consideran
que la vi-da en nuestro planeta se originó gracias a la
presencia de este compues-to que permanece líquido en
un intervalo de temperatura relativamente amplio.

29. FUENTES DE AGUA PARA EL SER HUMANO
Entre el 60 y 70% del cuerpo humano es
agua, aun cuando hay ciertos tejidos como
huesos, cabellos y dientes que la contienen
escasamente.
Es un disolvente líquido inerte, de pH neutro,
que sirve de transporte en la sangre y la linfa,
y que regula la temperatura corporal; el
organismo la pierde continuamente por el
sudor, la orina, la respiración y las heces, y
requiere un mínimo aproximado de 2,500 mL
diarios (depende de la edad, sexo, actividad
física, etcétera) para llevar a cabo
adecuadamente innumerables reacciones
propias de las distintas funciones biológicas.
CUADRO 1.1 Balance de agua en el ser humano
Agua ingerida
(mLl/día) Fuente
Agua perdida
(mL/día) Medio
850 Alimentos 1,400 Orina
1,300 Bebidas 400 Pulmones
350
Oxidación de
nutrimentos
500
200
Piel
Heces
2,500 2,500

30. La fuente más importante es la ingesta de líquidos, pero también se adquiere de diferentes alimentos, como los
vegetales abundantes en agua, la leche, que tiene un 87%, de los huevos con un 74% y del pan, que con
aproximadamente 40% es uno de los alimentos más comunes y con menor cantidad de ella.

31. Otra fuente, de menor importancia, se origina en el propio cuerpo debido a reacciones metabólicas: la
oxidación de una molécula de glucosa genera seis de H2O, que equivalen a 0.6 g por gramo de
monosacárido:
𝐶6𝐻12𝑂6 + 6𝑂2 → 6𝐶𝑂2 + 6𝐻2𝑂
Además de los hidratos de carbono,
también se obtienen 1.1 g y 0.4 g de agua
por gramo de lípido y de proteína,
respectivamente; una dieta cuya oxidación
de glucosa y lípidos produzca 2,000 kcal
por día, generará 300 mL de agua,
aproximadamente.

32. PROPIEDADES DEL AGUA
Su molécula está constituida por dos átomos de
hidrógeno unidos en forma covalente a uno de
oxígeno, es altamente polar, no es lineal y crea
estructuras tridimensionales debido a la hibridación
de las órbitas moleculares s y p del oxígeno; las 1s
del hidrógeno comparten dos electrones con las
híbridas sp3 del oxígeno.
A su vez, este elemento tiene un par de electrones
libres considerados como dos fuerzas separadas que,
junto con los dos enlaces covalentes, establece una
molécula con una forma imaginaria de tetraedro.

33. Representación esquemática de la molécula de agua:
(a) y (b) estructura tetraédrica imaginaria formada por las
órbitas sp3 del oxígeno, y (c) dimensiones de la molécula
de agua.

34. El puente de hidrógeno no es un enlace químico
propiamente, sino una atracción electrostática que
se produce cuando dos átomos negativos de
compuestos polares se unen mediante uno de
hidrógeno, de tal manera que solamente participan
los elementos más electronegativos, como
nitrógeno, flúor y oxígeno.
Esta atracción electrostática es muy débil (20 kJ/mol
o 4.7 kcal/mol), comparada con el enlace covalente
(400 kJ/mol o 95 kcal/mol), y su vida media es de
10-11 segundos; sin embargo, como todas las
moléculas de agua tienen la capacidad de
establecerla en un determinado momento, en
conjunto representan una gran fuerza.

35. Figura 1.2 Puentes de hidrógeno entre moléculas de agua: (a) las moléculas 1, 2 y la central se hallan en el
plano del papel; la 3 se encuentra por encima de él, y la 4 detrás del plano; 27 (b) interacción de moléculas de
agua a través de puentes de hidrógeno, y (c) los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua producen una
estructura imaginaria tetraédrica con el oxígeno al centro.

36. Cabe señalar que los puentes de hidrógeno no sólo se inducen en el agua, sino en cualquier sustancia
que tenga características polares, como son las proteínas y los hidratos de carbono, gracias a sus
diversos grupos hidrófilos.
Mediante este mecanismo, los polímeros y algunos compuestos de bajo peso molecular retienen agua y
les confieren a los alimentos propiedades reológicas muy particulares.
Figura 1.3 Formación de puentes de hidrógeno
con diversos grupos funcionales de los hidratos de
carbono, de las proteínas y de los ácidos grasos.

37. La función biológica del hombre se efectúa
alrededor de los 37°C, temperatura en la que se
produce un 35-45% de los puentes de hidrógeno;
por lo tanto, debe existir alguna relación entre la
estructura del agua en estas condiciones y la
facilidad para que se lleven a cabo las reacciones
que sustentan la vida.
Las temperaturas bajas favorecen la formación
de puentes de hidrógeno, mientras que las altas
los destruyen; se considera que, en el hielo, el
100% de las moléculas establecen puentes de
hidrógeno, y que en el vapor este porcentaje es
cero.

38. Propiedades fisicoquímicas
Debido a la formación de estructuras tridimensionales
mediante puentes de hidrógeno, el agua muestra propiedades
muy particulares que resaltan aún más al compararlas con
hidruros del mismo grupo de la tabla periódica a la que
pertenece el oxígeno.
Por ejemplo, H2O, H2S, H2Se y H2Te, tienen puntos de
ebullición de 100, -61, -42 y -2 (°C), respectivamente; el agua,
con el menor peso molecular, presenta valores de puntos de
fusión y de ebullición que no corresponden a la serie, y que
son muy superiores a los del resto del grupo.

39. El proceso inverso al de la vaporación, la
condensación, es exotérmico y libera una
cantidad semejante de calor, característica
que se aprovecha para calentar los alimentos
en los procesos de esterilización de
enlatados.
Por otra parte, es necesario disipar 333.7 kJ/g
o 79.7 kcal/g (calor latente de fusión), para
cambiar el agua líquida a hielo a 0ºC; esta
propiedad se hace patente cuando se enfrían
las bebidas con hielo, ya que a medida que
este se funde, sustrae mucha cantidad de
energía del líquido.

40. Como vapor, el agua sigue la ley de los gases ideales,
PV = nRT (P, presión; V, volumen, n, número de
moléculas, R, constante y T, temperatura), que
muestra la relación de la presión y la temperatura; una
aplicación de este principio es con el enlatado de los
alimentos no ácidos, cuyo calentamiento externo
causa que la presión interna se incremente y, en
consecuencia, su temperatura alcance la esterilización
comercial a 121°C (250°F).
El alto calor específico del agua (4.186 kJ/gºK o 1
cal/gºC a 20ºC) indica la necesidad de aplicar mucha
energía para incrementar su temperatura, ya que una
buena proporción se consume en vibrar la molécula
debido a su gran momento dipolar y a romper los
puentes de hidrógeno, pero no a calentarla.

41. La ionización del agua pura es mínima, pero influye en la
formación del H3O+ causada por la adición de ácidos, lo
que a su vez repercute en la reducción del pH de la
solución.
Como disolvente, el agua tiene una infinidad de
aplicaciones en la naturaleza (existen disoluciones, como
océanos, mares, lagos, ríos, etcétera), al igual que en los
alimentos, en el plasma sanguíneo y en la orina, que
desempeñan un papel vital para el cuerpo humano.
Muchas sales y compuestos iónicos y no iónicos, sólo se
solubilizan en agua y nunca en disolventes apolares
(cloroformo, benceno, etcétera) o en grasas.

42. Las moléculas de agua que están en contacto
con el aire se comportan de una manera muy
distinta de las que no lo están, ya que actúan
como una película elástica, dando origen a los
fenómenos de tensión superficial.
Para formar nuevas superficies de interacción
agua-partícula sólida, como en la hidratación, se
recurre a los agentes tensoactivos, como en el
caso de los aderezos y de otras emulsiones, o al
suministro de energía mecánica (agitación,
homogeneización), para formar dispersiones
coloidales estables.
La adición de sales y de compuestos polihidroxilados
(sacarosa), incrementa la tensión superficial del agua,
pero ésta se reduce al aumentar la temperatura, ya
que las fuerzas atractivas interiores se inhiben.

43. ESTADOS FÍSICOS DEL AGUA
De acuerdo con la cantidad e intensidad de
puentes de hidrógeno que contenga, el agua
existirá en uno de los tres estados físicos
conocidos: gas, líquido y sólido, propiedad que
es exclusiva de esta sustancia en nuestro
planeta.
A una atmósfera de presión, estos estados
dependen exclusivamente de la temperatura,
por lo que a ≤0°C se presenta como hielo y a ≥
100°C, como vapor; sin embargo, a una presión
de 4.579 mm de mercurio y a 0.0099°C (en el
llamado punto triple), se considera que los tres
estados se encuentran conjuntamente en
equilibrio.
Figura 1.5 Diagrama de fases del agua. a) Congelación, b)
Reducción de la presión, c) Sublimación, d) Evaporación.
La ruta a-b-c muestra el proceso de liofilización.

44. Ya que en la sublimación se emplean
temperaturas bajas, el alimento no sufre daños
térmicos, y los grupos hidrófilos que retienen
agua no se ven afectados; la rehidratación de
los liofilizados es muy sencilla, y con ella se
obtienen alimentos con propiedades sensoriales
(aroma, textura, sabor, etcétera) y contenido
vitamínico muy semejantes a los de las materias
primas.
Sin embargo, debido al mayor costo del equipo
y de la operación, este sistema sólo se emplea
en te, café, algunos vegetales, carnes y otros,
pero en la industria farmacéutica es el método
de secado por excelencia.

45. En estado líquido, el agua establece puentes de
hidrógeno y crea una estructura tridimensional que se
ha explicado con varios modelos teóricos; en general,
se considera que estas uniones están uniformemente
distribuidas en todas las moléculas de agua, formando
una red uniforme. Otros modelos suponen que hay
agua agregada, de muy corta vida y en permanente
formación, dispersa en un sistema de agua
monomérica cuyas moléculas no están unidas; los
agregados se forman y se disocian constantemente, lo
que conduce a una movilidad y fluidez de las
moléculas de agua.

46. Por otra parte, el hielo es una estructura más
ordenada y simétrica de moléculas de agua unidas
íntegramente por medio de puentes de hidrógeno, que
trae consigo una reducción de la entropía del sistema
líquido; cada molécula de agua interacciona con otras
cuatro y establece enlaces de una distancia oxígeno-
oxígeno de 2.76 Å y un ángulo de unión de 109º, muy
cercano al del ángulo del tetraedro perfecto de
109º20´, lo que evita tensiones en la estructura. Los
oxígenos interaccionan de tal manera que generan
planos paralelos de agua, según la figura 1.6, y hacen
que el hielo adquiera un arreglo hexagonal simétrico
en donde cada vértice está representado por un
átomo de oxígeno.

47. EFECTO DE LOS SOLUTOS EN EL AGUA
La presencia de los solutos iónicos, no iónico polar y apolar causa cambios importantes en la
estructura del agua que se reflejan en sus propiedades coligativas, que incluye la depresión de la
temperatura de congelamiento, el aumento de la de ebullición, la reducción de la presión de vapor, y
el incremento de la presión osmótica.

48. Figura 1.6 (a) Estructura hexagonal de los cristales de hielo formados mediante puentes de
hidrógeno entre moléculas de agua, y (b) planos paralelos de las moléculas de hielo.

49. La temperatura tiene una influencia muy distinta en la solubilidad de los distintos solutos. La sacarosa
absorbe calor al disolverse en agua (valor negativo de disolución), en consecuencia, su solubilidad
aumenta con la temperatura y de esta manera se preparan los jarabes de este azúcar usados en la
industria de la confitería; en este proceso, entre cuatro y seis moléculas de agua interaccionan e
hidratan el disacárido para mantenerlo en disolución. Por el contrario, el cloruro de sodio, al absorber
una mínima cantidad de calor, su solubilidad se ve menos afectada por el incremento de la
temperatura.

50. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LOS ALIMENTOS
El término contenido de agua de un alimento se refiere, en
general, a toda el agua de manera global. Sin embargo, en
los tejidos animal y vegetal, el agua no está uniformemente
distribuida por muchas razones, por ejemplo, debido a los
complejos hidratados que se producen con proteínas, a los
hidratos de carbono y otros, a las diversas estructuras
internas propias de cada tejido, a los microcapilares que se
forman, a su incompatibilidad con los lípidos que no
permiten su presencia, etcétera; el citoplasma de las
células presenta un alto porcentaje de polipéptidos
capaces de retener más agua que los organelos que
carecen de macromoléculas hidrófilas semejantes.