BIOQUÍMICA DE LOS ALIMENTOS Agua en los alimentos. Estructura del agua. Actividad del agua. Isoterma de absorción y desorción. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN AGUA EN LOS ALIMENTOS Las moléculas polares presentes en las células vivas, existen y reaccionan principalmente en un ambiente acuoso. El agua, molécula notable, fundamental para la vida, solubiliza y modifica las propiedades de las biomoléculas como ácidos nucleicos, proteínas y carbohidratos, al formar enlaces de hidrógeno con los grupos polares funcionales de dichas biomoléculas. Estas interacciones modifican las propiedades de las biomoléculas y su configuración en solución. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN El agua constituye el principal producto final del metabolismo oxidativo de los alimentos . El agua un nucleofilo excelente , sirve como reactante y como producto de muchas reacciones metabólicas. El sitio activo de las enzimas está constituido de tal manera que incluye o excluye el agua según esta sea o no, un rectante. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN ESTRUCTURA DEL AGUA La estructura tridimensional de la molécula de agua es un tetraedro irregular con el oxígeno en el centro. Los dos enlaces con el hidrógeno se dirigen hacia las dos esquinas del tetraedro, en tanto que los dos electrones no compartidos sobre las dos orbitas sp3 híbridas, ocupan las dos esquinas restantes. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN El ángulo entre los dos átomos de hidrógeno (105°) es un poco menor que el de un tetraedro (109°), lo que da origen a un tetraedro ligeramente asimétrico. . Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

LAS MOLÉCULAS DE AGUA FORMAN DIPOLOS Debido a su estructura tetraédrica asimétrica, la carga eléctrica no se distribuye de modo uniforme en la molécula de agua. El lado del oxígeno, opuesto a los hidrógenos, es relativamente abundante en electrones, en tanto que el otro lado, el núcleo del hidrógeno relativamente descubierto forma una región de carga positiva localizada. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN El término dipolo denota las moléculas que como el agua, posee carga eléctrica (electrones) distribuida de modo desigual en su estructura. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

MÚLTIPLES FUERZAS ESTABILIZAN LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS Entre las diversas fuerzas que mantienen unidas a las moléculas, las más poderosas son los enlaces covalentes, en los cuales la energía de enlace varía desde 30 hasta más de 150 Kcal/mol. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Las moléculas biológicas se estabilizan aún más mediante varios tipos adicionales de enlaces intra moleculares, cuyas energías de enlace varían ampliamente desde 0.1 hasta 10 Kcal/mol. Estos enlaces no covalentes. Si bien relativamente débiles, son abundantes en las biomoléculas, por tanto, contribuyen de manera importante en la estructura, estabilidad y función de las moléculas. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Los enlaces de hidrógeno son débiles respecto a los enlaces covalentes. Para romper un puente de hidrógeno en el agua en estado líquido, se requiere de 4.5 Kcal/mol, aproximadamente menos de 5% de 110 Kcal, requeridas para romper el enlace o-H de una molécula de agua. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

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Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN El carácter dipolar del agua y su capacidad para formar puentes de hidrógeno, también explican su capacidad para disolver muchas moléculas orgánicas. Los compuestos que forman puentes de hidrógeno con el agua rápidamente forman solvatos (combinación de las moléculas de una sustancia disuelta con las de su disolvente); por tanto se incrementan su solubilidad en el agua. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Las macromoléculas, como las proteínas, estabilizadas mediante puentes intermoleculares de hidrógeno, pueden intercambiar puentes superficiales de hidrógeno por puentes de hidrógeno con el agua y aumentar la solubilidad. Por lo tanto, las proteínas solubles están recubiertas por una capa de agua. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DESORCIÓN Las curvas o isotermas de adsorción y desorción, son una relación no lineal de la actividad de agua de un alimento y el contenido de humedad del ambiente, en el momento en que la transferencia de humedad está equilibrada en el sistema, esta relación de humedad relativa vs contenido de agua a una temperatura determinada, y si esto se repite a diferentes porcentajes de agua, la gráfica de estos datos se denomina ISOTERMA. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Es importante el conocimiento y manejo de estas curvas, ya que con base en ellas se puede estructurar sistemas de almacenamiento, secado, rehidratación entre otras aplicaciones. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN ISOTERMA DE ADSORCIÓN Hace referencia al comportamiento de alimentos deshidratados almacenados a una HR atmosférica alta, tienden a ganar agua para equilibrar las presiones de vapor de agua tanto del alimento como de la atmósfera. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN ISOTERMA DE DESORCIÓN Hace referencia al comportamiento de los alimentos hidratados con Aw bajas y %HR bajas. Es la gráfica para alimentos que sufren pérdida de agua para equilibrarse con las presiones de vapor de la atmósfera. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Alimentos hidratados Alimentos deshidratados Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Desorción:Alimentos hidratados Adsorción:Alimentos deshidratados Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

FENÓMENO DE HISTERESIS EN LAS ISOTERMAS DE SORCIÓN Las curvas de adsorción y desorción no son superponibles, significa que los fenómenos de ganar o perder humedad no son reversibles en el alimento, la no “coincidencia” en ganar y perder agua sobre la isoterma se llama histéresis. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Los valores de humedad obtenidos de la curva de desorción son en teoría ligeramente superiores a los obtenidos en la curva de adsorción. Este fenómeno se denomina histéresis. La histéresis puede ser explicada por la desnaturalización que puede ocurrir durante la desorción de las proteínas, o la concentración de solutos en el alimento. Las proteínas desnaturalizadas reducen su capacidad de retención de agua una ves que han sufrido fenómenos de desorción Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN CUESTIONARIO 1 ¿Porqué es importante el agua en los alimentos?. Elabore un gráfico con la estructura de la molécula de agua y explíquelo. Explique que son isotermas en los alimentos. ¿Qué es el fenómeno de histéresis. Explique el proceso de maduración de las carnes. ¿Cuáles son los factores que influyen en la conservación de los sistemas proteicos. ¿Qué es el valor nutricional de los alimentos? Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN

Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN GRACIAS Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN