Unidad I: Composicin qumica de los alimentos 1- Generalidades de la qumica de los alimentos 1.1Concepto de qumica de los alimentos La qumica de alimentos es una ciencia que trabaja los principios alimentarios como hidratos de carbono, grasa, protenas, etc. Tratando de comprender qu son los alimentos, cmo estn formados, cmo interactan sus diferentes componentes. Esta informacin permite luego estudiar cmo se comportan estos componentes cuando se les aplica diferentes tratamientos qumicos y Fsicos.

Comer ha sido una de las necesidades primarias que el hombre ha debido satisfacer para poder vivir. En ese intento por saciar su hambre, ha acudido a los productos que la naturaleza le brindaba que hoy llamaramos comida cruda, tales como vegetales y carnes.

Con el paso del tiempo y la incorporacin del fuego, fue posible comenzar a utilizar prcticas de transformacin de los alimentos que brindaban, a lo obtenido de la naturaleza, no slo agradables sabores y aromas, sino, tambin, mejores condiciones de salubridad.

Por otro lado, desde el punto de vista de la qumica, un alimento es un sistema muy complejo, constituido por diferentes componentes como el agua, los hidratos de carbono, las protenas, los lpidos, los pigmentos, las vitaminas y las sales minerales. Estos sistemas pueden ser homogneos o heterogneos. Sobre la base de conceptos de la qumica clsica general y orgnica, aplicaremos los mismos a los alimentos.

1.2 Importancia de los nutrientes (agua, protenas, carbohidratos vitaminas, minerales, grasas, etc.)Los nutrientes son sustancias que contiene el alimento, y al ser absorbidas por el tubo digestivo son tiles para el metabolismo; es decir, que sufren digestin (o desdoblamiento) dentro del organismo porque no son susceptibles de ser aprovechados directamente tal como se ingieren. Los nutrientes son los carbohidratos, lpidos y protenas.Los nutrimentos en cambio, son sustancias que no necesitan ser digeridos para que se incorporen al organismo, es decir, que se absorben directamente. Estos son los azcares simples, sales minerales, vitaminas y agua.

1.3Clasificacin de los componentes de los alimento

2- Carbohidratos2.1. Definicin Como indica su nombre, los hidratos de carbono o carbohidratos (CHO) son compuestos formados por carbono, hidrgeno y oxgeno, Los CHO son los compuestos orgnicos ms abundantes en la naturaleza y tambin los ms consumidos por los seres humanos (en muchos pases constituyen entre 50 y 80% de la dieta poblacional). Los hidratos de carbono que provienen del reino vegetal son ms variados y abundantes que los del reino animal; se originan como producto de la fotosntesis y son los principales compuestos qumicos que almacenan la energa radiante del Sol. De hecho, la glucosa que se sintetiza en las plantas representa la materia prima fundamental para la fabricacin de casi todos los los carbohidratos: el bixido de carbono reacciona con agua para formar glucosa, con el consecuente desprendimiento de oxgeno: 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Por su parte, la glucosa da origen a muchos otros azcares, como la sacarosa y la fructosa, o bien a polmeros como la celulosa y el almidn.2.2. Importancia Casi todos los compuestos orgnicos que se encuentran en las plantas y en los animales son derivados de hidratos de carbono; la misma sntesis de protenas se lleva a cabo con los aminocidos provenientes de la reaccin entre hidratos de carbono y diversas sustancias nitrogenadas. En general, los azcares simples no se encuentran libres en la naturaleza, sino en forma de polisacridos, como reserva energtica (almidones), o como parte de la estructura firme del producto (pectinas, gomas ,celulosa y hemicelulosa), en cuyo caso no son digeribles, ya que el organismo humano no puede metabolizarlos; sin embargo, la fibra diettica absorbe agua en el intestino y ayuda a la formacin y eliminacin de heces.Existe un gran nmero de hidratos de carbono; los ms conocidos son la sacarosa, la glucosa, la fructosa, el almidn y la celulosa, pero tambin hay otros que, aunque se encuentran en menor concentracin en los productos que consumimos diariamente, tienen mucha importancia por sus propiedades fsicas, qumicas y nutrimentales.Los carbohidratos sirven como fuente de energa para todas las actividades celulares vitales.

Tienen funcin energtica, ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutriente aportan el combustible necesario fsicas del organismo y el funcionamiento del sistema nervioso central ayudan al metabolismo de las grasas y la proliferacin de la flora bacteriana2.3. Clasificacin (monosacridos, oligosacridos, polisacridos) Existen diversas clasificaciones de los carbohidratos, cada una de las cuales se basa en un criterio distinto: estructura qumica, ubicacin del grupo CO (en aldosas o cetosas), nmero de tomos de carbono en la cadena (triosa, tetrosa, pentosa, hexosa), abundancia en la naturaleza, uso en alimentos, poder edulcorante, etc. Por lo general se prefiere el criterio de la estructura qumica, que hace referencia al tamao de la molcula o al nmero de tomos de carbono que sta contiene, as como a la cantidad de unidades de azcar que lo conforman.85 De acuerdo con este principio, los hidratos de carbono pueden ser monosacridos, oligosacridos y polisacridos.

SIMPLES Son azucares de rpida absorcin y son energa rpida. Estos generan la inmediata secrecin de insulina. Se encuentran en los productos hechos o con azucares refinados azcar, miel, mermeladas, jaleas, golosinas, leche, hortalizas y frutas entre otros.Los monosacridos se clasifican tambin de acuerdo con el nmero de tomos de carbono que los forman, por ejemplo:

TRES CARBONOS

CUATRO CARBONOS

CINCO CARBONOS

SEIS CARBONO

Carbohidratos Simples.Monosacridos ( glucosa, fructuosas y galactosa.)La GlucosaEs el azcar ms importante. Es conocida como el azcar de la sangre, ya que es el ms abundante, adems de ser transportada por el torrente sanguneo a todas las clulas de nuestro organismo.La GalactosaA diferencia de la glucosa, la galactosa no se encuentra libre sino que forma parte de la lactosa de la leche. La galactosa es sintetizada por las glndulas mamarias para producir lactosa, que es un disacrido formado por la unin de glucosa y galactosa, por tanto el mayor aporte de galactosa en la nutricin proviene de la ingesta de lactosa de la leche.La FructuosaLa fructosa tambin se conoce como azcar de frutas o levulosa. Este es el ms dulce de los carbohidratos. Tiene casi el doble dulzor que el azcar de mesa (sacarosa) La fructosa, o levulosa, es una forma de azcar encontrada en los vegetales, las frutas y la miel.

LOS DISACARIDOSSon aquellos carbohidratos que al ser hidrolizados producen dos molculas del mismo o diferente monosacridos. Los disacridos son glucsidos formados por dos monosacridos.

LA SACAROSA O SUCROSA.- Es el disacrido ms abundante y la principal forma en la cual los glcidos son transportados en las plantas. Est compuesto de una molcula de glucosa y una molcula de fructosa. El cristal de sacarosa es transparente, el color blanco, es causado por la mltiple difraccin de la luz en un grupo de cristales.El azcar de mesa es el edulcorante ms utilizado para endulzar los alimentos y suele ser sacarosa. En la naturaleza se encuentra en un 20 % del peso en la caa de azcar y en un 15 % del peso de la remolacha azucarera, de la que se obtiene el azcar de mesa. La miel tambin es un fluido que contiene gran cantidad de sacarosa parcialmente hidrolizada.LA LACTOSA Es un disacrido compuesto por una molcula de galactosa y una molcula de glucosa, est presente naturalmente slo en la lecheA la lactosa se le llama tambin azcar de la leche, ya que aparece en la leche de las hembras de los mamferos en una proporcin del 4 al 5 por ciento. La leche de camella, por ejemplo, es rica en lactosa. En los humanos es necesaria la presencia de la enzima lactasa para la correcta absorcin de la lactosa. Cuando el organismo no es capaz de asimilar correctamente la lactosa aparecen diversas molestias cuyo origen se denomina intolerancia a la lactosa.El metabolismo de la lactosa ha sido ampliamente estudiado en las bacterias lcticas dadas la relevancia econmica de los productos como queso y yogur que se producen por fermentacin de la lactosa presente en la leche.Carbohidratos Complejos. Son de absorcin ms lenta, y actan mas como energa de reserva. Se encuentran en cereales, legumbres, harinas, pan, pastas etc. Los oligosacridos son polmetros de azucares relativamente pequeos que por hidrlisis se obtienen de tres a diez unidades de monosacridos. Los oligosacridos son polmetros pequeos. Los polisacridos Las molculas de polisacridos utilizan como formas de almacenamiento de energa o como material estructural. Estn formados por un gran numero de unidades de monosacridos unidos por enlaces glucosidicos. La mayora de los polisacridos comunes son molculas grandes que contienen desde cientos hasta miles de unidades de azcar.Los polisacridos pueden dividirse en dos clases: Homopolisacaridos que estn formados por un tipo de monosacridos, los homopolisacaridos que se encuentran en la naturaleza, son: Almidn Glucgeno y Celulosa. Heteropolisacarido que estn formados por dos o ms tipos de monosacrido. Por ejemplo, la inulina.

ELALMIDN.Es el principal polisacrido de reserva de la mayora de los Vegetalesy la fuente de caloras ms importante consumida por el ser humano.Es un constituyente imprescindible en los alimentos en los que est presente, desde el punto de vista nutricional. Gran parte de las propiedades de laharinay de los productos depanaderay repostera pueden explicarse conociendo las caractersticas del almidn.Componentes del almidnEl almidn est constituido por dos compuestos de diferente estructura:Amilosa: Est formada normalmente de 300 a 3000 unidades de glucosa mediante enlaces -(1 4) en una cadena sin ramificar, o muy escasamente ramificada. Esta cadena adopta una disposicin helicoidal y tiene seis monmeros por cada vuelta de hlice. Suele constituir del 25 al 30% del almidn.Amilopectina: Representa el 70-75% restante. En este caso conforma una cadena altamente ramificada cada doce monmeros. Su peso molecular es muy elevado, ya que cada molcula suele reunir de 2.000 a 200.000 unidades de glucosa.

LA CELULOSA. Es un polisacrido estructural en las plantas, ya que forma parte de los tejidos de sostn. La pared de una clula vegetal joven contiene aproximadamente un 40 % de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo ms puro de celulosa es el algodn, con un porcentaje mayor al 90 %.A pesar de que est formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energa, ya que no cuentan con la celulasa, la enzima necesaria para romper los enlaces -1,4-glucosdicos y por ello los animales no pueden digerirla. Sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra diettica) porque al mezclarse con las heces facilita la digestin y ayuda con el estreimiento.En el aparato digestivo de los rumiantes (pre-estmagos), de otros herbvoros y de termitas, existen microorganismos, que s poseen la celulasa y logran romper el enlace -1,4-glucosdico y cuando este polisacrido es hidrolizado quedan disponibles las molculas de glucosas como fuente de energa. La celulosa en tu comida proviene de la material vegetal. Especficamente, cuando consumes materia vegetal estructural, la celulosa es un poco como el esqueleto de la planta y tambin forma una capa protectora alrededor de las semillas de la planta, que consumen la celulosa. Como tal, las frutas y las verduras son fuentes excelentes de celulosa, aunque los zumos no lo son, porque no contienen la fruta o material estructural de vegetales. Los cereales integrales, que incluyen la capa protectora de la semilla, tambin son fuentes de celulosa.EL GLUCGENO (o glicgeno). Es un polisacrido de reserva energtica formado por cadenas ramificadas de glucosa; es insoluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hgado y en menor cantidad en los msculos, as como tambin en varios tejidos. El glucgeno (o glicgeno) es un polisacrido de reserva energtica formado por cadenas ramificadas de glucosa; es insoluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hgado y en menor cantidad en los msculos, as como tambin en varios tejidos.

2.4. PARDEAMIENTO ENZIMTICO Y NO ENZIMTICO 2.4.1. Pardeamiento no enzimtico Los azcares son responsables de las reacciones de pardeamiento que ocurren durante la coccin y/o el procesamiento de alimentos y dan como resultado la formacin de productos que aportan colores marrones o pardos y diversos aromas. Entre este tipo de reacciones se pueden distinguir la reaccin de Maillard y la reaccin de caramelizacin.

2.4.1.1 Reaccin de MaillardConcepto: Es un conjunto de reacciones muy complejas que generan color y aroma durante la coccin o elaboracin de alimentos que contienen hidratos de carbono y aminocidos o protenas.

Se pueden distinguir 2 etapas principalesInduccin: Formacin y acumulacin de compuestos intermedios muy reactivos.

Formacin compuestos voltiles y polmeros: Los compuestos intermedios reactivos formados en la etapa anterior sufren reacciones de escisin y polimerizacin, dando lugar a la formacin de molculas de bajo peso molecular y voltiles (responsables delaroma) y a pigmentos de elevado peso molecular (responsables del color).

Factores que influyen en la reaccin de Maillard1- Tipo de hidrato de carbono2- Tipo de aminocidos o protena3- Concentracin de sustratos4- Tiempo y temperatura de coccin5- pH7- Presencia de inhibidores6- Actividad de agua

La intensidad dela reaccin depende del tipo de hidrato de carbonoLos monosacridos dan una reaccin ms intensa que los disacridos. Dentro de los disacridos, los azcares reductores dan mayor intensidad que los no reductores Dentro de los monosacridos, las pentosas dan reaccin ms intensa que las hexosasPentosas > Hexosas > Disacridos reductores > Disacridos no reductores

El aroma de los productos de reaccin depende de los aminocidos que componen las protenas y de la temperatura de coccin.

La intensidad de color tambin depende del tipo de aminocido. Los bsicos son los ms reactivos.

Concentracin de hidratos de carbono y protenasPara que se lleve a cabo la reaccin es necesario que estn presentes los 2 sustratos: hidratos de carbono y protenas.Al aumentar la concentracin de estos sustratos en el alimento, mayor ser la intensidad de la reaccin

Tiempo y temperatura de coccinSi bien la reaccin puede ocurrir a temperatura ambiente, se ve favorecida a altas temperaturas.Al aumentar el tiempo de coccin, aumenta la intensidad de la reaccin.Los aromas generados tambin dependen de la temperatura y tiempo de coccin.

pHLa intensidad de la reaccin aumenta a pH alcalinos (pH > 7) y disminuye a pH cidos (pH