Transcript UNIDAD I AGUA QA

QUÍMICA DE
ALIMENTOS
UNIDAD I:
AGUA
Importancia del Agua
En el ser humano

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

El
agua es el componente principal e
imprescindible del cuerpo humano.
Tenemos un 75 % de agua al nacer y cerca
del 60 % en la edad adulta.
Aproximadamente el 60 % de este agua se
encuentra en el interior de las células (agua
intracelular).
El resto (agua extracelular) es la que circula
en la sangre y baña los tejidos.
Importancia del Agua
En el planeta

Es la sustancia más abundante en la biosfera,
dónde la encontramos en sus tres fases y es el
componente mayoritario de los seres vivos, entre
el 65 y el 95% del peso de la mayor parte de las
formas vivas es agua.

El agua fue el soporte donde surgió la vida. Posee
una manifiesta reaccionabilidad y propiedades
físicas y químicas extraordinarias que van a ser
responsables de su importancia biológica.
Importancia del Agua
En los alimentos

No tiene valor energético
Transporte
disolvente

Posee funciones biológicas

Todos los alimentos contienen agua
Estructura del agua

La molécula de agua está formada por
dos átomos de H unidos a un átomo
de O por medio de dos enlaces
covalentes.
•La
disposición
tetraédrica
de
los
orbitales sp3 del oxígeno
determina un ángulo
entre los enlaces H-O-H
aproximadamente
de
104'5, además el oxígeno
es más electronegativo
que el hidrógeno, y atrae
con más fuerza a los
electrones
de
cada
enlace.
El agua: una molécula polar

La molécula de agua
aunque
tiene
una
carga
total
neutra
presenta
una
distribución asimétrica
de sus electrones, lo
que la convierte en
una molécula polar.
Por eso la molécula de agua
se comporta como un dipolo
Puentes de hidrógeno

Así
se
establecen
interacciones
dipolodipolo entre las propias
moléculas
de
agua,
formándose enlaces o
puentes de hidrógeno.
La estructura reticular del agua

Aunque son uniones
débiles, el hecho de
que alrededor de cada
molécula de agua se
dispongan otras cuatro
molécula unidas por
puentes de hidrógeno
permite que se forme
en
el
agua
una
estructura
de
tipo
reticular.
FISICAS
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
Es incolora, Es inodora, Es insípida
Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes
masas.
A la presión atmosférica (760 mm de mercurio) el punto de
fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de
100ºC
cristaliza en el sistema hexagonal
se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí
que la densidad del hielo sea menor que la del agua.
El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de
4ºC,que es de 1g/cc.
calor específico de 1 cal/g
Sus calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g,
respectivamente)
QUIMICAS

Es un solvente universal

No posee propiedades ácidas ni básicas

Se combina con
formar hidratos

Reacciona con los óxidos de metales
formando ácidos

Actúa como catalizador
reacciones químicas
ciertas
sales
en
para
muchas
Elevada fuerza de cohesión

Los puentes de hidrógeno mantienen las
moléculas de agua fuertemente unidas,
formando una estructura compacta que la
convierte en un líquido casi incompresible.
Gran calor específico.

Esta propiedad está en relación con los
puentes de hidrógeno que se forman entre
las moléculas de agua. El agua puede
absorber grandes cantidades de calor que
utiliza para romper los puentes de
hidrógeno por lo que la temperatura se
eleva muy lentamente.

Esto es muy importante para cálculos de
enfriamiento, pasteurización, cocción, etc.
de alimentos.
Elevado calor de vaporización.

También los puentes de hidrógeno son los
responsables de esta propiedad. Para
evaporar el agua , primero hay que
romper los puentes y posteriormente
dotar a las moléculas de agua de la
suficiente energía cinética para pasar de la
fase líquida a la gaseosa.

Para evaporar un gramo de agua se
precisan 540 calorías, a una temperatura
de 20º C y presión de 1 atmósfera.
Tensión superficial

Es la cantidad de energía necesaria para
aumentar su superficie por unidad de área.

Esto implica que el líquido presenta una
resistencia para aumentar su superficie.

Debido a los enlaces de hidrógeno la
tensión superficial del agua es mayor que
la de muchos otros líquidos.
Punto triple

El punto triple del agua es la temperatura
donde coexisten en equilibrio la fase sólida
(hielo), líquida y gaseosa (vapor de agua).

Este equivale a 273,16ºK de temperatura
absoluta y 4.58 mm de Hg de presión.
Las moléculas de agua en los 3
estados
Cambios de fase

El rompimiento de los enlaces por puente
de hidrógeno determinan el estado de
agregación del agua. En el hielo
aproximadamente
el
100%
de
las
moléculas de agua están unidas por
puente de hidrógeno, 50% en el agua
líquida y 0% en el vapor.
Sustancia
Punto de
fusión (ºC)
Calor latente
fusión (kJ/kg)
Helio
Nitrógeno
Punto de
ebullición (ºC)
Calor lat.
vaporización
(kJ/kg)
-268,9
21
-209,9
25,5
-195,8
201
Alcohol etílico
-114
104
78
854
Mercurio
-39
11,8
357
272
Agua
0
333
100
2255
Plata
96
88,3
2193
2335
Plomo
327
24,5
1620
912
Oro
1063
64,4
2660
1580
Conductividad térmica

La conductividad térmica del agua
(capacidad para conducir calor) supera a
la de todas las otras sustancias liquidas
naturales, exceptuando el mercurio. Esto
se debe a los puentes de hidrógeno. Sin
embargo, es baja respecto a metales u
otras sustancias como el H2S.
Tabla de Conductividad Térmica (l)
Material
Acero
Agua
Aire
Alcohol
Bronce
Cinc
Cobre
Estaño
Madera
Mercurio
Oro
Parafina
Plata
Vidrio
[W/m.K
47-58
0,58
0,02
0,16
116-186
106-140
372,1-385,2
64,0
0,13
83,7
308,2
0,21
406,1-418,7
0,6-1,0
PROPIEDADES
DISOLVENTES
DEL AGUA
Sustancias polares y no polares




La polaridad determina si una sustancia es
soluble en agua.
Una sustancia polar es una sustancia que tiene
dos clases de polos, como un imán.
Cuando otra sustancia es también polar los dos
polos de las sustancias se atraen y las sustancias
se mezclan.
Las sustancias que no contienen ningún polo se
llaman substancias no polares y no son solubles
en agua.
Solvatación
El agua es el líquido que más sustancias
disuelve, por eso decimos que es el
disolvente universal. Esta propiedad se
debe a su capacidad para formar puentes
de hidrógeno.
 En el caso de las disoluciones iónicas los
iones de las sales son atraídos por los
dipolos del agua, quedando "atrapados" y
recubiertos de moléculas de agua en
forma de iones hidratados o solvatados.

Disoluciones

Es precisamente esta polaridad que presenta el
agua líquida, la que le permite disolver muchos
compuestos, es decir la formación de una
mezcla homogénea entre la sustancia que se
disuelve, soluto, y el agua que la disuelve,
disolvente.

La capacidad disolvente es la responsable
de que sea el medio donde ocurren las
reacciones del metabolismo.

Las interacciones hidrofóbicas ocurren
cuando una sustancia carece de polaridad
y las fuerzas de unión son muy débiles
con el agua.
La presencia de solutos de los tipos iónico,
no iónico y apolar causa cambios muy
importantes en la estructura del agua que
se reflejan en sus propiedades físicas (las
llamadas propiedades coligativas)
Como son la depresión de la T de
congelamiento y el aumento de la T de
ebullición, la reducción de la presión de
vapor,
modificación
de
la
presión
osmótica, etc.
“Una mol de una sustancia disuelta en
1000g de agua produce una reducción de
1.86ºC
en
la
temperatura
de
congelamiento y un incremento de 0.4ºC
en la T de ebullición”
Ejemplo: medir la depresión de la T de
congelamiento se usa como control de
calidad en la industria de la leche.
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LOS
ALIMENTOS

Todos los alimentos, cualquiera
que
sea
el
método
de
industrialización a que hayan
sido sometidos, contienen agua
en mayor o menor proporción.
Agua libre y ligada

El agua libre se encuentra absorbida en
los tejidos animales y vegetales, y se
remueve muy fácilmente. Permite las
reacciones químicas y bioquímicas.

El agua ligada está combinada con
macromoléculas
como
proteínas
y
carbohidratos formando una monocapa
(BET) y es difícil de remover unida a
grupos
moleculares
fuertemente
polarizados como los hidroxilos.
Actividad de agua en los alimentos:
Aw
La actividad de agua (aw) de un producto
(alimento, ingrediente o aditivo) es el
parámetro que mide el estado energético
del agua, o dicho de forma equivalente, es
la fracción del contenido de humedad total
que está en forma libre (no unida o
coordinada a radicales hidrófilos).
Actividad de agua en los alimentos:
Aw
El agua puede afectar la reactividad química a
través de distintos mecanismos, actuando como
solvente, reactivo, o afectando a la movilidad de
los reactivos debido a su influencia sobre la
viscosidad del sistema.
La aw tiene influencia sobre la oxidación de las
grasas, el oscurecimiento no enzimático, la
degradación de vitaminas, las reacciones
enzimáticas, la desnaturalización de proteínas, y
la temperatura de gelatinización y retrogradación
de almidones.
Actividad de agua en los alimentos:
Aw
Actividad de agua en los alimentos:
Aw
Normalmente, el valor de la aw en un
producto
alimentario
condiciona
los
procesos de alteración relacionados con el
desarrollo
de
microorganismos,
la
inestabilidad química y enzimática, las
propiedades físicas y la absorción de
humedad ambiental (Isotermas).
Isoterma de adsorción

La isoterma de un producto representa la cinética
con la que absorbe la humedad del medio que lo
rodea y con la que se hidrata
Isoterma de desorción

Equivale al proceso de deshidratación
Isotermas
Importancia de las isotermas
Con ellas se puede estructurar:
Sistemas de
 Sistemas de
 Sistemas de
 Determinar
alimentos.

almacenamiento
secado
rehidratación
la estabilidad
de
varios
Determinación de isotermas
Gravimetricamente (en cámaras cerradas
en cuyo interior se generan atmósferas
con una humedad relativa conocida y
estable)
 Con un higrómetro
 Métodos teóricos: ecuación de Clausius
Clapeyron y otras

Alimentos de humedad intermedia
No necesitan
rehidratarse
para
su
consumo,
ni
refrigerarse
para
su
conservación
 Tienen una Aw de 0.65 a 0.90
 Tienen un contenido de agua de 25 a 50%
en base húmeda

Alimentos de humedad intermedia
En
su
elaboración
se
emplean
conservadores
químicos
(sorbatos
y
benzoatos), por su valor de Aw
 Los métodos para su elaboración se basan
en la adsorción y desorción
 Se le adicionan solutos como azucares,
sales, polialcoholes y ácidos

Alimentos de humedad intermedia
Para su elaboración hay que (en resumen)
Disminuir la Aw
 Añadir agentes antimicrobianos
 Adicionar otros agentes químicos para
proporcionar estabilidad y la calidad
sensorial deseadas

Fuentes consultadas








Fennema, O. Química de Alimentos
Badui, S.D. Química de los Alimentos
Cheftel y Cheftel. Introducción a la bioquímica y tecnología
de los alimentos. Vol. 1.
http://www.lsbu.ac.uk/water/data.html
http://www.aula21.net/Nutriweb/agua.htm
http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.htm
l
http://www2.udec.cl/~dfiguero/curso/capacidadfases/capac
idadfases.htm
http://platea.pntic.mec.es/iali/personal/agua/agua/propied
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