Lectura 1: el agua El agua es el principal componente de muchos alimentos, teniendo cada alimento su propio y característico contenido de este componente. El agua en la cantidad, localización y orientación apropiadas influye profundamente en la estructura, aspecto y sabor de los alimentos y en su susceptibilidad a la alteración. Debido a que la mayoría de los alimentos frescos contienen grandes cantidades de agua, se necesita modos de conservación eficaces si se desea su almacenamiento a largo plazo. La eliminación del agua, tanto por deshidratación convencional como por separación local en forma de cristales de hielo puro (congelación), altera considerablemente las propiedades nativas de los alimentos y materiales biológicos. Además, todos los intentos (rehidratación, descongelación) para retornar el agua a su estado original nunca han tenido más que un éxito parcial. Existe amplia justificación, por consiguiente, para estudiar el agua y hielo con la máxima atención. Actividad: Como primer paso para familiarizarse con el agua, conviene recordar las propiedades físicas del agua, las cuales, en la siguiente sopa de letras puedes encontrar 13 de dichas propiedades.
Actividad: Como segundo paso, debe Usted estar en la capacidad de explicar por sus cursos de Termodinámica y Fisicoquímica la siguiente expresión: En el procesado de alimentos es importante comprender las propiedades caloríficas del agua Cuáles son? Los tejidos vegetales y animales se congelan a mayor velocidad que el proceso de descongelación los responsables de las diferencias de las propiedades caloríferos del agua y del hielo son atribuidos a los puentes de hidrogeno formado Resuelva el siguiente crucigrama como ayuda para cuestionamientos anteriores: organizar el debido análisis de los 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Horizontales: 1. Flujo de calor en un gradiente de temperatura 2. flujo de masa en un gradiente de concentración a una temperatura dada (invertido) estado del agua que conduce a mayor velocidad la energía calorífica 3. estado del agua que posee menos puentes de hidrogeno 4. fuerzas intermoleculares presentes en el agua Verticales: 1. Porcentaje de puentes de hidrogeno en el hielo 2. Vehículo conductor de energía en el hielo 3. estado del agua en donde se forma una red hexagonal de puentes de H2
4. vehiculó conductor de energía en la descongelación. (invertido) 5. propiedad física que cambia en el agua congelada: densidad Lectura 2: Biomoléculas de los alimentos Históricamente el término carbohidrato se ha utilizado para identificar a aquellas substancias cuya fórmula empírica correspondía a Cn(H2O)n, como los hidratos de carbono. Esta simple definición se ha extendido hasta incluir generalmente alcoholes, anhidro azúcares y desoxiazucares. El número de monosacáridos libres existentes de forma natural en los alimentos es bajo, están limitado principalmente a la D-glucosa, la D-fructosa y el L-ascórbico, detectándose cantidades pequeñas de D-galactosa, alcohol azúcares y mioinositoles. No obstante, el xilitol, manitol y el sorbitol, que no son estrictamente carbohidratos, tiene interés para la ciencia de los alimentos debido a su empleo como humectantes en alimentos de humedad intermedia. En términos generales, los carbohidratos, hidratos de carbono o glúcidos, están compuestos principalmente de carbono, hidrogeno y oxígeno. Los carbohidratos son compuestos poli funcionales. Contienen dos clases de grupos funcionales: el grupo hidroxilo y el grupo carbonilo (aldehídos y cetonas). Dentro de su clasificación están los monosacáridos, disacáridos, trisacáridos, etc, y, polisacáridos. Son ejemplos de polisacáridos: celulosa, pectina, almidón y glucógeno, que están constituidos por moléculas de glucosa. Son ejemplos de disacáridos: sacarosa, maltosa y lactosa. La sacarosa al hidrolizarse general dos monosacáridos: fructosa y glucosa. La maltosa genera dos moléculas de glucosa. La lactosa es la unión de dos monosacáridos, la glucosa y galactosa. Son ejemplos de monosacáridos: la glucosa, fructosa, galactosa, ribosa, xilosa, etc. De los monosacáridos es importante recordar que estos pueden clasificarse de acuerdo a: Al número de carbonos: estos pueden tener seis (hexosas), cinco (pentosas, como ribosa) y tres átomos de carbono (triosas). Al tipo de función carbonilo que tenga: si tiene la función aldehído se denomina aldosas, si tienen la función cetona se denomina cetosas. Por lo tanto, es común que Usted los encuentre en estos términos: aldohexosas si es de seis carbonos y además tienen la función aldehído como el caso de la glucosa, ó cetohexosas, como la fructosa, que es de seis carbonos y tiene la función cetona.
En esta unidad, hay un espacio reservado para el tema de los aminoácidos y las proteínas. Los aminoácidos son las unidades estructurales básicas de las proteínas. Un aminoácido consta de un grupo amino, un grupo carboxílico, un átomo de hidrogeno y un grupo distinto R, enlazado al átomo de carbono que se llama el carbono α (alfa), el grupo R se refiere a la cadena lateral que serán la identificación del aminoácido en la cadena proteica. Veinte tipos de cadenas laterales de aminoácidos que varían en tamaño, forma, carga, capacidad de enlace de hidrogeno y reactividad química, se encuentran comúnmente en las proteínas. Dentro de la estructura general de los aminoácidos se ha dicho que poseen dos funciones químicas; la función carboxilo y la función amida. De la función carboxilo hay que recordar que son ácidos débiles, esta función química le confiere el carácter ácido al aminoácido y lo hará comportarse como un ácido débil. Recuerde que los ácidos carboxílicos se caracterizan porque siempre tienen presente en su estructura la agrupación -COOH, llamada grupo carboxílico. El grupo carboxilo, tiene un átomo de oxígeno unido a un carbono por medio de un doble enlace y un hidrogeno unido a un elemento mucho más electronegativo como es el oxígeno, por lo que se espera que formen puentes de hidrógeno con otras moléculas o entre ellos mismos. Dentro de las estructura general de los aminoácidos, el grupo carboxilo es de relevante importancia ya que ayuda a la formación del enlace peptidico y a la estabilización de la estructura secundarias de las proteinas y péptidos. De la función amina, es necesario recordar que son de carácter básico, son compuestos polares y pueden formar puentes de hidrogeno intermoleculares cuando se encuentran en un nivel de estructuración primario o secundario. Se caracterizan porque llevan un átomo de nitrógeno y unido a éste uno ó dos hidrógenos (RNH2 ó R2NH), las cuales toman el nombre de aminas secundaria ó primaria respectivamente. Al igual que la función carboxilo, es de importancia en la estructura de proteínas y péptidos ya que ayuda a la formación del enlace Peptidico y a la estabilización de la estructura secundarias de las proteínas y péptidos. Si se condensan los aminoácidos, es decir, se une el grupo carboxilo de un primer aminoácido y el grupo amino de un segundo aminoácido, se forma un enlace llamado enlace peptídico y el producto será un dipéptido. Si se repite este proceso ciento de veces obtendremos macromoléculas, que de acuerdo al número de aminoácidos unidos recibirán el nombre de péptidos o proteínas. Al referirse genéricamente a los péptidos, se suele hacer mención a la unión de 50 hasta 80 aminoácidos; si el número de aminoácidos supera esta cifra, se considera que el compuesto corresponde a una molécula de proteína.
En general se puede considerar a los aminoácidos como sustancias con carácter de ácido débil y con carácter de base débil y la presencia de estas dos funciones le dan un carácter anfótero, términos que relaciona a aquellas sustancias que pueden reaccionar ya sea como un ácido o como una base y que pueden amortiguar cambios de ph. Las proteínas y péptidos tiene una gran importancia en la vida, casi que junto con los ácidos nucleicos son responsables de la conservación de la vida en el planeta. Esta importancia recae más sobre las proteínas, ya que tienen funciones biológicas que coordinan todos los procesos celulares, gracias a que muchas de ellas tiene la capacidad de acelerar las reacciones biológicas; cuando tienen este carácter, se les conoce como enzimas ( los mismos catalizadores biológicos). Las enzimas son proteínas, pero no todas las proteínas son enzimas. Las enzimas se caracterizan por disminuir la energía de activación; se entiende como energía de activación, la energía necesaria que tienen que tener los reactantes y productos para colisionar y generar los cambios químicos inter e intramoleculares, las enzimas ocasionan estos eventos en milésimas de segundo. En el tema de ciencia alimentaria, las enzimas son consideradas como auxiliares tecnológicos en la fabricación de alimentos, ya que no hay un proceso que no esté inmerso el empleo directo o indirecto de las enzimas. El estudiante de química de alimentos, además de conocer las propiedades técnicas de la enzimas, debe conocer su bioquímica, ya que existen factores que pueden hacer perder la función biológica de una proteína, de un péptido ó de una enzima y estos son la temperatura y los cambios en el potencial de hidrogeno (ph) entre otros. El potencial de hidrógeno (ph), si se recuerda es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. El ph indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. Si se modifica la concentración de iones hidronio, se modifica el ambiente de estas Biomoléculas y puede no cumplir su función biológica asignada. Otro grupo de Biomoléculas que se considera en esta unidad son los lípidos. Cuando se habla de lípidos, se dice que son moléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrogeno y generalmente también oxigeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fosforo, nitrógeno y azufre. Es un grupo de sustancias muy heterogenias que sólo tienen en común estas dos características Son insolubles en aguay son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc. Su clasificación se hace en base a su composición química, la cual es la responsable de que sea saponificable o no. Se entiende por saponificación a la reacción química entre lípido que reaccione con una base alcalina, cuyo resultado genere una sal de jabón conocido
como jabón. Dentro de los lípidos saponificables están aquellos que dentro de su estructura química tienen cadenas carbonadas de n átomos de carbono y que terminan en una función carboxilo (R-COOH), es decir, ácidos grasos. Entonces, dentro de los saponificables tenemos los simples (triglicéridos y ceras naturales), los compuestos (fosfolípidos y glicolípidos). Dentro de los no saponificables, tenemos, los terpenos, esteroides (colesterol y hormonas) y las prostaglandinas. Actividad: después de leer la lectura 2, relacione las palabras de la columna de la izquierda con las definiciones de la derecha: