Diferencia entre revisiones de «Química de los alimentos»
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Durante el periodo de tiempo que va desde 1780–1850 se hicieron numerosas contribuciones y los químicos de importancia desarrollaban trabajos dentro del área de los alimentos. Cabe desatacar al químico sueco [[Carl Wilhelm Scheele]] que hizo descubrimientos relacionados con la química, siendo uno de los más importantes el descubrimiento de las propiedades de la [[lactosa]] ([[1780]]), la oxidación del [[ácido láctico]] ([[1780]]), aisló el [[ácido cítrico]] del [[zumo de limón]] ([[1784]]).
== Elementos de estudio ==
Los alimentos poseen ciertas características que dificultan su análisis desde el punto de vista de la química, en primer lugar contienen frecuentemente complejos moleculares, no están en [[equilibrio termodinámico]] y por lo tanto están sujetos a cambios en su composición, los alimentos suelen ser [[Sistema homogéneo|sistemas inhomogéneos]].
=== Agua ===
[[Archivo:Ice wine grapes.jpg|250px|thumb|[[Uva]]s con agua congelada del [[Rocío (fenómeno físico)|rocío]] de la mañana. El agua juega un papel importante en la química de los alimentos.]]
El [[agua]] es un elemento esencial de muchos alimentos. Puede encontrarse en los medios intracelulares o como un componente extracelular en los [[vegetal]]es así como en los productos de origen animal. Se puede entender su función como la de favorecedor de la dispersión de diferentes medios así como la de un [[disolvente]] de una gran variedad de productos químicos. Es necesario el estudio del agua en los alimentos debido a su presencia en ellos, la comprensión de sus propiedades y concentración hace que se pueda controlar por ejemplo la química del deterioro y la micro biológica de los alimentos.
Asimismo, la eliminación ([[liofilización|secado]]) o la congelación de agua es esencial para algunos métodos de conservación de alimentos. La presencia de agua en algunos alimentos es entendida a veces como una parte determinante de su textura (en particular la denominada [[actividad acuosa]]),<ref>"Effect of water activity on texture profile parameters of apple flesh", Bourne, M.C. 1986. ''J. Texture Studies'', 17:331-340.</ref> es por esta razón que su medida analítica en los alimentos es considerada de gran importancia. De la misma forma las propiedades del agua tienen un papel importante en la mecánica de [[Congelación (alimentos)|congelación de alimentos]], los cambios si no se controlan desde el procesado de alimentos pueden ser la desestabilización de [[emulsión|emulsiones]], la [[floculación]] de [[proteína]]s, pero también a macro escala los daños irreversibles en los tejidos de [[carne]]s y [[vegetal]]es.
La analítica de contenido de agua permite detectar concentraciones "anómalas" de agua en los tejidos con el objeto de averiguar posibles fraudes alimentarios, en algunas ocasiones cuando los alimentos se comercializan 'al peso' la presencia de cantidades inusuales de agua permite sospechar de fraude, algunos casos conocidos son el de la comercialización de las carnes que se ve sometida a vigilancia intensiva por parte de las autoridades alimentarias.
=== Lípidos ===
[[Archivo:NCI butter.jpg|250px|thumb|[[Mantequilla]] ejemplo de concentración elevada de grasas de origen animal.]]
Es difícil proporcionar una definición científica acerca de las substancias denominadas [[lípido]]s. Antiguamente las definiciones se centraban en definir mediante la discriminación de aquellas substancias que son solubles en solventes orgánicos como puede ser el [[benceno]], el [[cloroformo]] y que no es soluble en agua (esta propiedad se emplea en la separación de los lípidos de las proteínas). Algunas de las definiciones hacen énfasis en el carácter central de los [[ácido graso|ácidos grasos]], debido en parte a que los lípidos son compuestos derivados de estos últimos. Cada definición posee algunas limitaciones, por ejemplo los [[monoglicérido]]s de cadena corta son indudablemente lípidos, pero no se ajustan a la definición dada anteriormente sobre la solubilidad debido a que son más solubles en agua que en los disolventes orgánicos. No obstante se puede ver que la mayoría de los lípidos son [[éster]]es de los ácidos grasos y del [[glicerol]]. Casi el 99% de los lípidos en las plantas y los animales consiste en este tipo de ésteres, denominados a veces de forma popular como '''grasas''' o también '''aceites animales'''.
El contenido graso de los alimentos puede ir desde el más bajo hasta el más alto tanto en los alimentos de origen vegetal como aquellos de origen animal. En algunos alimentos puros (como puede ser la [[leche]], los [[cereal]]es, etc) el contenido de lípidos es una especie de mezcla, por ejemplo el procesado de algunos alimentos como puede ser el de las [[margarina]]s son una mezcla de diversos [[triglicérido|ácidos triglicéridos]] (esta es la definición popular de las grasas<ref>"Principles of Food Chemistry",
John M. DeMan, Chapter 2, "Component Tryglicerides"</ref>). Las grasas en los alimentos se pueden clasificar en "visibles" (visibles a simple vista) e "invisibles" (disueltas en las texturas del alimento), aunque la clasificación más empleada en nutrición es la que los clasifica en función de su origen: grasas procedentes de origen animal o bien de origen vegetal.
Las grasas de '<u>origen animal</u>' que se componen por regla general de ácidos grasos polisaturados pueden ser subdivididas en:
* '''Depósitos de mamíferos''' como puede ser el [[tocino]], el [[beicon]], etc.
* '''Grasas procedentes de la leche''' principalmente del ordeño de animales rumiantes
* '''Aceites de animales marinos''' por regla general de [[pescado]]s y de [[ballena]]s.
Las grasas de '<u>origen vegetal</u>' se pueden subdividir a su vez en:
* '''Aceites de semillas''' como puede ser el [[aceite de soja]] o el de [[aceite de canola|canola]]
* '''Aceites de cáscaras de frutas''' como puede ser el [[aceite de palma]] o el de [[aceite de oliva|oliva]]
* '''Aceites de huesos''' como pueden ser los [[aceite vegetal|aceites]] extraídos de los huesos del [[coco]] o de la [[palma]].
La misión nutricional de los lípidos es la de proporcionar [[caloría]]s y [[ácido graso|ácidos grasos esenciales]] a las actividades nutricionales del organismo, siendo favorecedores del transporte de [[vitamina]]s a lo largo del cuerpo, incrementan la sensación de [[sabor]] de los alimentos y durante las últimas décadas del [[siglo XX]] se han mantenido intensos debates acerca de su toxicidad y capacidad de generación de enfermedades.
=== Carbohidratos ===
[[Archivo:Saccharose.svg|250px|thumb|[[Sucrosa]]: se trata del azúcar ordinario y posiblemente uno de los carbohidratos más familiares.]]
Los [[hidrato de carbono|hidratos de carbono]] representan casi más del 90% de la materia seca de las plantas.<ref name="Fennema" /><ref>"Carbohydrates in Food", Eliason, A.-C., ed., Marcel Dekker, New York. (1996)</ref> Son compuestos abundantes y disponibles en los alimentos con relativa facilidad además de ser de bajo coste. Se les considera como elementos comunes existentes en casi todos los alimentos, tanto de forma natural o como componentes y como ingredientes artificialmente añadidos. Su uso es muy grande y puede decirse que son muy consumidos. Tienen diferentes estructuras moleculares, tamaños y formas que exhiben una variedad de propiedades [[química]]s y [[física]]s.
El [[almidón]], la [[lactosa]] y la [[sacarosa]] (azúcar corriente) son carbohidratos digeribles por los humanos y ellos junto con la [[glucosa|D-glucosa]] y la [[fructosa|D-fructosa]] proporcionan casi el 70–80% de la [[caloría]]s en la dieta humana a lo largo de todo el mundo. El término carbohidrato sugiere una composición del tipo [[Carbono|C]]<sub>x</sub>([[hidrógeno|H]]<sub>2</sub>[[Oxígeno|O]])<sub>y</sub>, lo que viene a significar que las moléculas contienen carbono en la misma porpoción que moléculas de agua. Sin embargo la mayoría de los carbohidratos naturales producidos por los seres vivos no muestran esta fórmula empírica simple, en su lugar la mayoría de los carbohidratos son [[oligómero]]s ([[oligosacárido]]) o [[polímero]]s ([[polisacárido]]s) de [[azúcar]]es simples y modificados.<ref>"Food Carbohydrates", Lineback, D. R., and G. E. Inglett, eds. (1982). AVI, Westport, CT.</ref> El contenido de sacarosa en los alimentos se mide en unidades de [[Grado Brix|brix]].
=== Aminoácidos, péptidos y proteínas ===
[[Archivo:La Tagliata.JPG|250px|thumb|Cortes de carne, una de las fuentes principales de proteínas.]]
Las [[proteína]]s son una especie de [[polímero]]s compuestos de 21 diferentes [[aminoácido]]s que se agregan en [[Enlace peptídico|enlaces peptídicos]]. Debido a la gran variedad de cadenas de aminoácidos que se pueden formar, se puede decir que existe una gran variedad de compuestos protéticos con propiedades químicas diferentes. Las proteínas se pueden encontrar en proporciones importantes tanto en los alimentos de origen animal como aquellos que son de origen vegetal. En los países desarrollados se suele obtener las proteínas de los alimentos animales principalmente. En otras partes del mundo la mayor proporción de proteínas en la dieta proviene de [[planta]]s, aunque hay que tener en cuenta que muchas plantas son deficitarias en [[aminoácidos esenciales]].<ref name="deMan" /> Las cantidades de aminoácidos esenciales presentes en las proteínas y su disponibilidad está determinado por regla general por la calidad de la [[nutrición]]. En general, las proteínas de origen animal tienen una mayor calidad que las proteínas procedentes de las plantas. Por ejemplo la proteína de la [[clara del huevo]] es considerada la de mayor calidad (se suele indicar con un 100 en las escalas), mientras que las proteínas de los [[cereal]]es se consideran pobres (son deficitarios en [[lisina]] y [[treonina]]). Sin embargo la [[soja]] es una buena fuente de lisina pero es deficiente en [[metionina]].
Las proteínas son moléculas de gran complejidad y su clasificación se ha venido fundamentando en propiedades como la [[solubilidad]] en diferentes solventes. A medida que se ha aumentado el conocimiento de estas moléculas se han añadido otros criterios por los cuales se clasifican, estos criterios incluyen el comportamiento ante la [[ultracentrifugación]] o las propiedades [[electroforesis|electroforéticas]]. Las proteínas se dividen de esta forma en tres grupos: Proteínas simples, las Proteínas conjugadas y las proteínas derivadas.
==== Proteínas simples ====
Las proteínas bajo estas características dan como resultado sólo [[aminoácido]]s cuando son sometidas a [[electrólisis]].
* '''[[Albúmina]]s'''. Son solubles en agua siempre que sean medios neutrales y sin sales. Generalmente son proteínas con relativo bajo [[peso molecular]]. Ejemplos son la albúmina de la clara del huevo, la [[lactalbúmina]] y la [[seroalbúmina]] en las proteínas del [[suero de leche]], la [[leucosina]] de los cereales y la [[legumelina]] en las semillas de algunas semillas de [[legumbre]]s.
* '''[[Globulina]]s'''. Son solubles en soluciones salinas y casi insolubles en agua. Ejemplos son las [[seroglobulina]]s y la β-lactoglobulina de la [[leche]], la [[miosina]] y la [[actina]] en la [[carne]] y la [[glicinina]] en los granos de la soja.
* '''[[Glutelina]]s'''. Solubles en medios ácidos muy diluidos y muy insoluble en solventes con caracter neutral. Estas proteínas se pueden encontrar en los [[cereal]]es tales como la [[glutenina]] en el [[trigo]] y el [[oryzenina]] en el [[arroz]].
* '''[[Prolamina]]s'''. Solubles en un rango que va desde el 50 hasta el 90% de [[etanol]], siendo insoluble en agua. Estas proteínas poseen grandes cantidades de [[prolina]] y [[ácido glutámico]] y se puede encontrar con relativa facilidad en cereales. Ejemplos son la [[zeina]] en el [[maíz]], la [[gliadina]] en el trigo y la [[hordeina]] en la [[cebada]].
* '''[[Escleroproteína]]s'''. Son proteínas insolubles en agua y en disolventes neutrales, por regla general son resistentes a la [[electrólisis enzimática]]. Se trata de proteínas fibrosas que tienen funcionalidades estructurales y de enlace. Algunas son el [[colágeno]] de los tejidos [[músculo|musculares]], así como la [[gelatina]] que se deriva del colágeno. Otros ejemplos incluyen la [[elastina]] un componente de los [[tendón|tendones]] y la [[queratina]] un componente del [[pelo]].
* '''[[Histona]]s'''. Se trata de proteínas básicas definidas por su alto contenido de [[lisina]] y [[arginina]]. Son solubles en agua y precipitan en soluciones con [[amoníaco]].
* '''[[Protamina]]s'''. Se trata de proteínas con un fuerte carácter básico y de bajo [[peso molecular]] (que va en un rango desde 4,000 hasta 8,000). Son ricas en arginina. Ejemplos de este tipo son la [[clupeina]] del [[arenque]] y la [[escombrina]] del [[verdel]].
==== Proteínas conjugadas ====
Las proteínas conjugadas contienen una parte aminoácido combinada con un material no-proteico como puede ser un [[lípido]], un [[ácido nucléico]] o un carbohidrato. Algunas de las más importantes son:
* '''[[Fosfoproteína]]s'''. Este es un grupo importante dentro de muchos alimentos ricos en proteínas. Los [[grupo fosfato|grupos fosfatos]] se enlazan a los [[grupo hidroxilo|grupos hidroxilos]] de la [[serina]] y la [[treonina]]. Este grupo incluye la [[caseína]] de la leche y las fosfoproteínas de la [[yema de huevo|yema del huevo]].
* '''[[Lipoproteína]]s'''. Son combinaciones de lípidos y proteínas que poseen grandes capacidades de [[emulsión|emulsificación]], las lipo proteínas se encuentran en la [[lácteo|leche]] y el [[huevo (alimento)|huevos]] (yema del huevo).
* '''[[Nucleoproteína]]s'''. Son combinaciones de proteínas simples con [[ácido nucléico|ácidos nucléicos]], este tipo de compuestos se encuentra en el [[núcleo de la célula]].
* '''[[Glicoproteína]]s'''. Se trata de combinaciones de carbohidratos con con moléculas de proteínas. Habitualmente la cantidad de [[carbohidrato]] es pequeña aunque existen glicoproteínas que poseen contenidos de carbohidratos entre un 8 y 20%. Un ejemplo de este tipo de proteínas se encuentra en la clara del huevo en una [[mucoproteína]] denominada [[ovomucina]].
* '''[[Cromoproteína]]s'''. Se trata de proteínas con un [[grupo prostético]] coloreado. Existen muchos compuestos proteicos de este tipo incluyendo la [[hemoglobina]] y la [[mioglobina]], la [[clorofila]] y las [[flavoproteína]]s.
==== Proteínas derivadas ====
Son compuestos obtenidos mediante [[reacción química|reacciones químicas]] o [[reacción enzimática|enzimáticas]] y se clasifican como derivados primarios o secundarios dependiendo del nivel de cambios que haya tenido lugar. Los derivados primarios han sufrido pocos cambios y son insolubles en agua; un ejemplo de derivado primario es la [[caseína]] coagulada en el [[cuajo]] de la leche. Los derivados secundarios han sufrido mayores cambios en sus estructuras e incluyen las [[proteosa]]s, las [[peptona]]s y los [[péptido]]s.
=== Minerales ===
[[Archivo:Krupnik zupa.jpg|250px|thumb|Algunos alimentos incluyen una variedad amplia de minerales: un caso son las [[sopa]]s.]]
{{AP|Oligoelemento}}
Los [[Oligoelemento|minerales]] se pueden encontrar en los alimentos en forma de sales tanto orgánicas como inorgánicas, un ejemplo es el [[fósforo]] que puede combinarse con [[fosfoproteína]]s y metales en [[enzima]]s. Existen más de 60 elementos minerales en los alimentos y es esta abundancia la que sugiere que se dividan los minerales en grupos: los componentes en forma de [[Sal (química)|sales]] y los elementos de traza. Entre los elementos salinos se puede encontrar el [[potasio]], [[sodio]], [[calcio]], [[magnesio]], [[cloro]], [[azufre]] ([[sulfato]]s), [[fosfato]]s y [[bicarbonato]]. Los elementos traza son cualquier otro elemento que se encuentre en el alimento en proporciones de 50 [[partes por millón]] (ppm). Algunos de los [[elemento químico|elementos químicos]] poseen la categoría de [[elemento químico esencial|elementos químicos esenciales]] debido a la importancia de su existencia en los procesos básicos de la vida y su administración se regula en tablas con '''RDI''' ([[Dosis diaria recomendada]]). El contenido de algunos minerales afecta a la salud, tal y como es el ejemplo del consumo de [[sodio]] en los índices de la [[hipertensión arterial]].<ref>"Processes and formulations that
affect the sodium content of foods", Marsh, A.C. 1983. ''Food Technol''. 37, no. 7: 45-49.</ref>
La cantidad de minerales en los alimentos se determinan mediante procedimientos de [[química analítica]] sobre las [[ceniza]]s de las muestras incineradas, este proceso destruye los compuestos orgánicos y libera los minerales que existentes en las porciones. Estos métodos no incluyen el contenido de [[nitrógeno]] de las proteínas, ni otros elementos que se convierten en [[gas]]es cuando se incineran los alimentos.
== Color de los alimentos ==
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