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La qumica de la vidaocurre en el agua.
Las clulas contienenentre un 70 a un 90 %de agua, y todas
lasreacciones que
ocurren en elcitoplasma de unaclula tiene lugar enun medio
acuoso.
Gilbert Rodrguez P. 2
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El agua representa el constituyente msabundante en la mayor
parte de losalimentos en estado natural aexcepcin de los
granos.
La textura de los alimentos dependen de
la asociacin entre el agua y otrosconstituyentes, sin embargo
estacualidad es tambin responsable de sudeterioro.
Gilbert Rodrguez P. 3
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La molcula de agua
consta de dos tomosde hidrgeno y uno deoxgeno,
unidoscovalentemente.
Debido a la diferencia
de electronegatividadentre los mismos se creauna
distribucinasimtrica de cargas loque llega a la formacinde una
molcula polar.
Esa polaridad permite laaparicin de los puentesde hidrgeno entre
lasmolculas de agua.
(a) Estructura de la molcula de agua. (b) Las molculas de agua
en
disolucin interactan entre si a travs de los puentes de
hidrgeno.
Gilbert Rodrguez P. 4
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La capacidad del agua para unirsetridimensionalmente mediante
enlaces dehidrogeno, explica sus propiedades, tales como
el alto valor del calor especifico, punto de fusin,ebullicin,
tensin superficial y calores de fusin,vaporizacin y sublimacin
Todas estas propiedades estn relacionadascon la energa adicional
necesaria para romperlos enlaces de hidrogeno intermoleculares.
Gilbert Rodrguez P.
5
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El agua acta comodisolvente para molculaspolares, principalmente
paraaquellas con las que puedeformar puentes de hidrgeno.
La alta polaridad del aguafavorece tambin a la clulaporque
fuerza a las sustancias
no polares a agregarse ypermanecer juntas,contribuyendo as a
laestructura de las membranas.
Las membranas biolgicasestn constituidasprincipalmente por
sustanciasno polares (lpidos) los cualesse agregan y cumplen
unafuncin de barrera selectiva.
Las molculas de agua facilitan laseparacin de los iones
endisolucin. Cada ion est
"recubierto" de molculas de agua
Gilbert Rodrguez P. 6
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las protenasglobulares tienen un
interior hidrofbico yresiduos hidroflicos deaminocidos en
lasuperficie. que
interactan con eldisolvente acuoso quelas rodea.
Gilbert Rodrguez P. 7
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Dependen solamente
de la concentracinde soluto en unacantidaddeterminada
dedisolvente.
La sacarosa y la ureacambian los puntosde ebullicin y
decongelacin de undeterminadodisolvente de una
manera idntica,pero tienenpropiedadescompletamentediferentes,
tales comola solubilidad y ladensidad.
Gilbert Rodrguez P. 8
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La Ley de Raoult
proporciona lasvariedades de presin devapor, de la temperaturade
ebullicin y lasolidificacin de lassoluciones diluidas en
funcin de laconcentracin
Al agregar un soluto no voltil a un solventepuro, la presin de
vapor de ste en lasolucin disminuye.
Cuando se comparan las presiones de vaporde dos soluciones de
igual composicin ydiferente concentracin, aquella ms
concentrada tiene menor presin de vapor.
El descenso de sta se produce por dosrazones: por probabilidad,
pues es menos probable
que existan molculas de disolvente en ellmite de cambio.
por cohesin, pues las molculas de solutoatraen a las de
disolvente por lo que cuestams el cambio
Gilbert Rodrguez P. 9
http://1.bp.blogspot.com/_KUrJJ1DJBM4/Si_Y5mytIlI/AAAAAAAAAA8/PMCGqjsPoZU/s1600-h/Sistemas%20dispersos_clip_image002_0000.jpg
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Las lneas sedesplazanligeramente, para
pasar a estado solidose requiere unatemperatura menoren el caso
del aguamas soluto, mientras
que para pasar alestado gaseoso serequiere mayortemperatura que
ladel agua original.
Gilbert Rodrguez P. 10
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El aumento ebulloscpico es la diferencia entre elpunto de
ebullicin de un disolvente puro y unasolucin de este con un soluto
a una concentracindada. Es directamente proporcional a la
molaridaddel soluto, o ms precisamente, a la actividad
delsoluto.
El agua pura a presin atmosfrica ebulle a 100,pero si se
disuelve algo en ella el punto de ebullicinsube algunos grados
centgrados. Por ejemplocuando se elabora mermelada, la temperatura
de
ebullicin se incrementa hasta aproximadamente104C que
corresponde a 65-67Brix, punto final deconcentracin.
Gilbert Rodrguez P. 11
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La smosis es la tendenciaque tienen los solventes a irdesde
zonas de menor haciazonas de mayorconcentracin de partculas.El
efecto puede pensarsecomo una tendencia de lossolventes a
"diluir".
Es el pasaje espontneo desolvente desde una solucin
ms diluida hacia unasolucin ms concentrada,cuando se hallan
separadaspor una membranasemipermeable.
Gilbert Rodrguez P. 12
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Calor especfico: cantidad de calor necesaria para elevar
latemperatura de una unidad de masa de una sustancia en un
grado.
Calor latente de fusin y de vaporizacin: se llama as al calor
quese absorbe sin cambiar la temperatura del agua.
Conductibilidad trmica: tiene la propiedad de transmitir el
calor yla electricidad.
Viscosidad: tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica
una
fuerza.
El agua puede existir en estado sobreenfriado, es decir
puedepermanecer en estado lquido aunque su temperatura est
pordebajo del punto de congelacin. Es uno de los agentes
ionizantesms conocidos y tambin se le conoce como el disolvente
universal. Gilbert Rodrguez P. 13
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Se define como la cantidad de agua disponibleen los alimentos
para llevar a cabo reaccionesqumicas, enzimticas y microbianas.
P del agua del alimento HR
Aw = ------------------------------- ------ = ------
Po del agua pura 100
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f M aAa = ----------- = --------------------
f M a + M s
P = presin de vapor del agua del alimento a TPo = pura a Tf =
fugacidad en un determinado estado a T
f = estado estndar a TMs = moles de soluto ( g / PM )Ma = moles
de agua ( g / 18 )
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Para desarrollo de alimentos de humedadintermedia.
Para obtener el valor Aw que estabiliza losalimentos
deshidratados (monocapa BET).
Para estabilizar los alimentos desde elpunto de vista
microbiano.
Para estabilizar los alimentos desde elpunto de vista fsico
qumico.
Para evitar la peroxidacin de lpidos.
Gilbert Rodrguez P.
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Para evitar reacciones enzimticas.
Para conocer las isotermas de adsorciny desorcin de agua de un
alimento.
Para aumentar la vida de anaquel de
los alimentos, a travs de factores omtodos combinados.
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Es la curva que indica lacantidad de agua retenida porun
alimento en funcin de lahumedad relativa de laatmsfera que le
rodea.
Las isotermas se obtienencolocando un alimento en unrecipiente
cerrado y midiendola presin de vapor de agua.Tambin se puede
obtenercolocando varias muestras de
un mismo alimento en variosrecipientes cerrados,mantenindolos
con solucionessalinas o cido sulfrico dediversas
concentraciones.
Gilbert Rodrguez P. 18
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el tipo 1 corresponde a laisoterma de Langmuir que describe
laadsorcin monomolecular de gas sobre unslido poroso, el tipo 2 es
la isotermaconocida como sigmoide caracterstica deproductos
solubles, muestra una tendencia
asinttica conforme la actividad de aguase acerca a la unidad. La
isoterma tipo 3 ode Flory-Huggings se encuentra en laadsorcin de un
disolvente o plastificantecomo el glicerol. El tipo 4 muestra
laadsorcin por un slido hidrfilo
hinchable, hasta que se alcanza elmximo de sitios de
hidratacin.Finalmente el tipo 5 llamado isotermaBET por Brunauer,
Emmett y Teller querepresenta la adsorcin multimolecularobservada
en la adsorcin de vapor de
agua sobre carbn.
Los perfiles de isotermas msfrecuentes en alimentos son los
tipos 2 y 4.
Gilbert Rodrguez P. 19
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Para ajustar las curvas isotermas experimentales,se han
propuesto varios modelos matemticos.Hasta hace unos aos, el modelo
con mayor
aplicacin en alimentos era la ecuacinisoterma de Brunauer,
Emmett y Teller (BET).
La ecuacin BET es aplicable en el intervalo 0.05< aw >
0.35-0.4, el intervalo de mayor inters enel rea de los alimentos
abarca desde aw 0.1hasta 0.9, lo que representa una
limitacinimportante en la aplicacin de la isoterma BET.
Gilbert Rodrguez P. 20
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Debido a lo expuesto, laaplicacin de la isotermaGAB, se
extendiampliamente gracias alas rutinascomputarizadas de
resolucin de cuadradosmnimos, ladeterminacin es posibleya sea
por regresin nolineal partiendo de laexpresin directa de la
isoterma GAB o tambinpor regresin parablicade la
ecuacintransformada de laisoterma.
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Aguatipo I
AguaTipo II
AguaTipo III
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Caracteristica Valor
Contenido de humedad gH2O)/g ms
HRE % 80-99
Punto de congelacion Reducido
Capac. Disolvente del agua Ligeramente reducida
Movilidad del agua Muy ligeramente reducida
Posibilidad de deterioro Crecimiento de mos. Act. Ez.,Rx
hidroliticas y oxidativas,pardeamiento no ez
Agua fisicamente retenida en membranas , fibras,miofibrillas,
macrocapilares (mas de 1um diam.)
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Caracteristica Valor
Contenido de humedad gH2O)/g ms
HRE % 25-80
Punto de congelacion Reducido, no congelable
Capac. Disolvente del agua Considerablemente reducida
Movilidad del agua Ligeramente reducida
Posibilidad de deterioro Act. Ez., Rx hidroliticas yoxidativas,
pardeamiento noezmas estable
H-H, agua-soluto, agua-agua en multiples capas,agua de
microcapilares (menos de 1um diam.)
Gilbert Rodrguez P. 24
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Caracteristica Valor
Contenido de humedad gH2O)/g ms
HRE % 0-25
Punto de c ongelacin No congelable
Capac. Disolvente del agua Considerablemente reducida
o totalmente perdidaMovilidad del agua Grandemente reducida
Posibilidad de deterioro Autooxidacion-optimo-decreciente
Adsorcion de una monocapa de agua sobresolutos, agua de
hidratos, H-agua-ion, H-agua-dipolo mas fuerte)
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La isoterma de desorcin para unproducto dado y una
temperatura determinada, no
es superponible a la isotermade adsorcin; en teora las doscurvas
deberan seguir elmismo trazado pero losexperimentos permiten
demostrar que no siempreocurre as.sta no coincidencia de las
dos
curvas se denomina Histresis.
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A consecuencia de la histresis, para unvalor dado de aw, el
contenido de
humedad en la desorcin es mayor queen la adsorcin, debido a que
durantela primera suceden interacciones entrelos componentes del
alimento, de modo
que los sitios fsicos polares donde ocurrela adsorcin se
pierden
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Se puede resaltar que lavelocidad de alteracin no essiempre
proporcional a la
actividad del agua.
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IngredientePeso
Molecular % p / pA 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
Gilbert Rodrguez P.
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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 0.10Azcar 0.10
Gilbert Rodrguez P.
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Alimento Valor monocapa g H2O / 100 g s
Pollo cocido 4.00
Betabel 4.00
Lactosa amorfa 5.70
Lenteja 6,00
Papa 9,00
Almidn 9,90
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