Quimica de alimentos

1. Química de Alimentos
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

2. ¿Qué es un alimento?
• Se entiende por "alimento" toda sustancia, elaborada,
semielaborada o bruta, que se destina al consumo humano,
incluyendo las bebidas, el chicle y cualesquiera otras sustancias
que se utilicen en la fabricación, preparación o tratamiento de
los alimentos, pero no incluye los cosméticos ni el tabaco ni las
sustancias utilizadas solamente como medicamentos
Codex Alimentarius:
• El alimento es cualquier sustancia normalmente ingerida por
los seres vivos con fines nutricionales y psicológicos:
 Nutricionales: regulación del anabolismo y
mantenimiento de las funciones fisiológicas, como el
calentamiento corporal.
 Psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones
gratificantes.

3. Ciencia de los Alimentos
• Ciencia que estudia las propiedades físicas, químicas y
biológicas de los alimentos en relación con su estabilidad,
precio, calidad, procesamiento, seguridad, valor nutritivo,
incocuidad y facilidad de preparación para el consumo.
• Materias implicadas:
Bacteriología
Química
Biología
Ingeniería

4. Química de Alimentos
• La química de alimentos trata de la composición y
propiedades y delos cambios químicos que sufren los
alimentos durante su manipulación, procesado y
almacenamiento.
• Materias implicadas:
Bioquímica
Química Fisiológica
Botánica
Zoología
Biología molecular

5. Historia de la Química de Alimentos
Fecha Científico Contribución
1780-
1785
Wilhem Scheele
Aisló y estudió las propiedades de la lactosa, preparó
ácido málico por oxidación del ácido láctico.
Conservación del vinagre mediante calor, aisló ácido
cítrico a partir de jugo de limón y de grosella, aisló ácido
málico de manzanas y determinó en veinte frutas los
ácido málico, cítrico y tartárico.
1784-
1786
Antoine Laurent
Lavoisier
Estableció las bases fundamentales del análisis orgánico
por combustión, demostró que el proceso de
fermentación podía expresarse como una ecuación
equilibrada, intentó determinar la composición
elemental del alcohol y publicó uno de los primeros
trabajos sobre los ácidos orgánicos de diversas frutas.
1804-
1807
Nicolás
Théodore de
Saussure
Estudió los intercambios de CO2 y O2 durante la
respiración de las plantas, su contenido mineral por
incineración y llevó el primer análisis elemental exacto
del alcohol.

6. Historia de la Química de Alimentos
Fecha Científico Contribución
1811
Joseph Louis
Gay-Lussac y
Louis Jacques
Thenard
Primer método de estimar cuantitativamente los
porcentajes de carbono, hidrógeno y nitrógeno en los
productos vegetales desecados.
1807-
1808
Sir Humphry
Davy
Aisló los elementos K, Na, Ba, Sr, Ca y Mg. Afirmó que
“las sustancias vegetales más esenciales constan de
hidrógeno, carbono y oxígeno en proporciones diversas,
generalmente solos, pero en unos pocos casos
combinados con el ázoe (nitrógeno).”
s. XIX
Jons Jacobs
Berzelius y
Thomas
Thomson
Emplearon por primera vez fórmulas químicas.
Berzelius comprobó la ley de las proporciones definidas
mediante la determinación de los componentes
elementales de unos 2000 productos. También ideó un
método para determinar, con exactitud, el contenido de
agua de las sustancias orgánicas.
Thomson demostró que las leyes que rigen la
composición de las sustancias orgánicas también se
cumplen en las orgánicas.

7. Historia de la Química de Alimentos
Fecha Científico Contribución
s.XIX
Michel Eugene
Chevreul
Señaló las técnicas entonces disponibles para el análisis
orgánico: (a) extracción con un solvente neutro, como
agua, alcohol o éter acuoso; (b) destilación simple o
fraccionada; (c) destilación en corriente de vapor; (d)
paso de la sustancia por un tubo incandescente y (e)
análisis con oxígeno. Gracias a sus investigaciones sobre
la composición de la grasa animal se pudo descubrir y
dar nombre a los ácidos esteárico y oleico.
s. XIX
William
Beaumont
Gracias a sus experimentos sobre la digestión gástrica se
desechó la idea de que los alimentos contenían un sólo
componente nutritivo.
1837-
1842
Jusut von Liebig
Demostró que el acetaldehído era un intermediario del
alcohol y el ácido acético que se producía durante la
fermentación del vinagre. Dividió (aunque
erróneamente) los alimentos en nitrogenados (fibrina
vegetal, albúmina, caseína, carne y sangre) y no
nitrogenados (grasas, carbohidratos y bebidas
alcohólicas). Perfeccionó los métodos de análisis
cuantitativo de las sustancias orgánicas por combustión.

8. Método de estudio de la
Química de Alimentos
El método a utilizar debe permitir utilizar los resultados
derivados del examen de un alimento o de un sistema
modelo, en la mejor comprensión de otros productos
alimenticios.
Este método consta de cuatro componentes:
1. Atributos de calidad e inocuidad
2. Reacciones químicas y bioquímicas
3. Efectos de las reacciones químicas y bioquímicas
4. Análisis de las condiciones encontradas

9. Atributos de calidad e inocuidad
Inocuidad o seguridad
Significa que en el momento del consumo de un alimento,
éste esté libre de cualquier contaminante químico o
microbiano.
Ejemplos operativos:
Industria conservera: “Esterilidad comercial” Ausencia de Cl.
Botulinum
Procesamiento: Condiciones específicas de tratamiento térmico
(Tiempo y temperatura) de un producto dato en
un tipo determinado de envase para preservar
los atributos de calidad
Frutos secos y cereales: Ausencia de aflatoxinas
Procesamiento: Tomar medidas para prevenir el crecimiento de
mohos responsables con un máximo de
retención de sus atributos de calidad.

10. Atributos de calidad e inocuidad
Atributo Alteración
Textura Pérdida de solubilidad
Pérdidad de la capacidad de retención de agua
Endurecimiento
Ablandamiento
Sabor Desarrollo de
Rancidez (hidrolítica u oxidativa)
Flavor a cocinado o a caramelo
Otros flavores extraños
Flavores agradables
Color Oscurecimiento
Empalidecimiento
Desarrollo de otros colores extraños
Desarrollo de colores agradables (pardeamiento de
los productos horneados)
Valor nutritivo Pérdida, degradación y alteración de la biodisponibilidad
de proteínas, lípidos, vitaminas y minerales
Seguridad Desarrollo de sustancias tóxicas
Producción de sustancias protectoras de la salud
Inactivación de sustancias tóxicas

11. Reacciones químicas y bioquímicas
Tipo de reacción Ejemplos
Pardeamiento no enzimático Alimentos horneados
Pardeamiento enzimático Frutas cortadas o golpeadas
Oxidación
Lípidos (flavores extraños), degradación de vitaminas,
decoloración de pigmentos, proteínas (pérdida de valor
nutritivo)
Hidrólisis Lípidos, proteínas, vitaminas, carbohidratos, pigmentos
Interacciones con metales
Formación de complejos (antocianinas), pérdida de Mg de la
clorofila, oxidación catalítica
Isomerización de los lípidos Cis trans; sin conjugar conjugados
Ciclización de lípidos Ácidos grasos moncíclicos
Polimerización de lípido Formación de espuma durante la fritura profunda
Desnaturalización proteica Coagulación de la clara de huevo, inactivación enzimática
Formación de enlaces
cruzados proteicos
Pérdida de valor nutritivo durante el proceso alcalino
Síntesis de polisacáridos En los productos vegetales después de cosechados
Cambios glucolíticos Tejidos animales post mortem, tejidos vegetales postrecolección

12. Efectosde las reaccionesen la calidade inocuidad
Fenómeno responsable
primario
Fenómeno secundario Atributo afectado
Hidrólisis lipídica
Los ácidos grasos libres reaccionan
con las proteínas
Textura, flavor, valor nutritivo
Hidrólisis de
polisacáridos
Los azúcares reaccionan con las
proteínas
Textura, flavor, color, valor
nutritivo
Oxidación lipídica
Los productos de la oxidación
reaccionan con otros muchos
componentes
Textura, flavor, color, valor
nutritivo
Golpes de la fruta (daño
mecánico)
Se rompen las células, se liberan
enzimas, oxígeno accesible
Textura, flavor, color, valor
nutritivo
Tratamiento térmico de
hortalizas verdes
Paredes y membranas celulares
pierden su integridad, se liberan
ácido, se inactivan enzimas
Textura, flavor, color, valor
nutritivo
Tratamiento térmico del
tejido muscular
Las proteínas se desnaturalizan y
agregan, los enzimas se inactivan
Textura, flavor, color, valor
nutritivo
Conversión cis trans
de los lípidos
Se favorece la polimerización
durante la fritura profunda
Formación excesiva de
espuma en la fritura profunda;
menor biodisponibilidad de
lípidos

13. Análisis de las condicionesencontradasdurante
el almacenamientoy procesadode alimentos:
Factores del alimento Factores ambientales
• Propiedades químicas de
sus componentes
individuales (incluidos los
catalizadores)
• Contenido de oxígeno
• pH
• Actividad de agua
• Tg (temperatura de
transición cristalina)
• Wg (contenido de agua del
alimento a Tg)
• Temperatura
• Tiempo
• Composición de la
atmósfera
• Tratamientos químicos,
físicos y biológicos
aplicados
• Exposición a la luz
• Contaminación
• Abuso físico

14. Análisis de las condicionesencontradasdurante
el almacenamientoy procesadode alimentos:
Temperatura:
Es tal vez la variable más importante por su gran influencia en
todo tipo de reacciones químicas.
El efecto de la temperatura se puede determinar a partir de la
ecuación de Arrhenius.
K=AeΔE/RT
La cual solo puede emplearse un rango de temperaturas
comprobadas experimentalmente.
Las desviaciones a la ecuación de Arrhenius se presentan por:
a. Pérdida de la actividad enzimática
b. Cambio de la ruta de la reacción o influencia ejercida por
una(s) reacción (es) competitiva(s)
c. Cambios del estado físico
d. Agotamiento de uno o más reaccionantes

15. Análisis de las condicionesencontradasdurante
el almacenamientoy procesadode alimentos:
Tiempo:
Durante el almacenamiento de un producto alimenticio se
desea saber el tiempo que puede mantenerse con un nivel
dado de calidad.
Por lo tanto se está interesado en el tiempo en función de los
cambio integrales químicos y/o microbiológicos que tienen
lugar durante un periodo de almacenamiento dado, y en la
forma en que se combinan estos cambios para determinar la
vida de almacén específica del producto.

16. Análisis de las condicionesencontradasdurante
el almacenamientoy procesadode alimentos:
pH:
Tiene influencia sobre la velocidad de muchas reacciones
químicas y enzimáticas. Para inhibir el crecimiento microbiano
y los procesos enzimáticos se requieren valores extremos de
pH y estas condiciones dan lugar a una aceleración de las
reacciones catalizadas en condiciones ácidas o básicas.
Como contraste los cambios de pH, relativamente pequeños,
ocasionan profundos cambios en la calidad de algunos
alimentos.

17. Análisis de las condicionesencontradasdurante
el almacenamientoy procesadode alimentos:
Actividad de agua (Aw):
Influye en las velocidades de las reacciones de los alimentos. E
 Reacciones enzimáticas
 Oxidación lipídica
 Pardeamiento enzimático
 Hidrólisis de la sacarosa
 Degradación de la clorofila
 Degradación de la antocianina

18. Análisis de las condicionesencontradasdurante
el almacenamientoy procesadode alimentos:
Temperatura de transición cristalina (Tg) de un alimento y su
contenido de agua (Wg) a dicha temperatura Tg
Están relacionadas como agentes causantes con las
velocidades de los eventos del alimento limitados por la
difusión.
Son importantes en las propiedades físicas de los alimentos
congelados y deshidratados, en las condiciones necesarias para
la liofilización, en los cambios físicos que implican
cristalización, recristalización, gelatinización y retrogradación
del almidón en las reacciones químicas limitadas por la
difusión.