Objetivos Generales
Asignatura introductoria, orientada a proporcionar conocimientos básicos
sobre:
➢ Distintas fuentes de alimentos para el hombre
➢ Composición química y valor nutricional de los mismos
➢ Estructura y propiedades fisicoquímicas y funcionales de sus
componentes y las formas más sencillas de su determinación
➢ La relación estructura-funcionalidad
➢ Alteración de los alimentos por su procesamiento y conservación
➢ Calidad total, calidad higiénico-sanitaria, algunas formas de monitoreo
Introducción a la Ciencia de
Alimentos
➢ Ciencia de los alimentos: disciplina que utiliza como base los
conocimientos de las ciencias biológicas, químicas, físicas,
microbiológicas y de la ingeniería, para el estudio de la naturaleza
de los alimentos, las causas de su alteración y los principios en los
que descansa su procesamiento.
➢ Alimento:
Toda sustancia o mezcla de ellas, que una vez ingerida provee
materia y energía. Posee principios nutritivos y psicológicos,
intervienen en el proceso metabólico. Son energéticos, reparadores y
reguladores.
¿Cuáles son las características de los
alimentos que debemos producir?
➢ Buena calidad higiénico-sanitaria
➢ Buena calidad nutricional
➢ Buena calidad organoléptica
Pérdida de calidad
Conjunto de características de un producto o servicio que le proporcionan
la aptitud para satisfacer las necesidades del cliente
Calidad
Requerimientos nutricionales
Dependen de:
Edad
Sexo
Estado fisiológico
Actividad física
Recomendaciones de consumo de energía
Categoría Kcal/día
Niño (8-10 años) 1500 - 2000
Hombre (18-35 años) 2500
Mujer (18-35 años) 2000 - 2100
Metabolismo energético
Metabolismo: Suma de todas las transformaciones químicas que tienen lugar en
una célula u organismo y que se lleva a cabo a través de una serie de reacciones
catalizadas enzimáticamente y que constituyen las rutas metabólicas.
Funciones:
- Obtener energía (autótrofos o heterótrofos)
- Convertir moléculas nutrientes en precursores
- Polimerizar precursores monoméricos
- Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en funciones celulares
especializadas
Las vías metabólicas se pueden dividir en dos categorías:
¿Cómo obtiene energía nuestro
organismo?
¿Qué determina el valor energético de un alimento?
Término Significado
MetabolismoLa suma de todas las reacciones químicas que
se llevan a cabo dentro de una célula
AnabolismoLa síntesis de moléculas complejas a partir de
moléculas más simples
CatabolismoLa descomposición de moléculas complejas en
moléculas más simples
Reacción exergónica Una reacción que libera energía
Reacción endergónica Una reacción que consume energía
ATPTrifosfato de adenosina, el principal portador de
energía en los seres vivos
Composición de un alimento
AGUA
PROTEÍNAS
LÍPIDOS
HIDRATOS DE CARBONO
VITAMINAS
MINERALES
4Kcal/g
9Kcal/g
Agua
Es un elemento imprescindible para la vida.
Componente fundamental de la célula
Importante en muchas reacciones químicas, transporte de nutrientes,
regulación de la temperatura corporal y eliminación de desechos
Es el principal componente de muchos alimentos
Contenido de agua de diversos alimentos
AlimentoContenido de
Agua (%)
Carnes Cerdo, cruda, cortes magros
Vacuna, cruda
Pollo, cruda sin piel
Pescado
53-60
50-70
74
65-81
Frutas Cerezas, peras
Manzana, naranja, uva
Ruibarbo, fresas, tomate
80-85
90-95
90-95
Hortalizas Plátanos, guisantes (verdes)
Remolachas, zanahorias, patatas
Espárragos, coliflores, lechugas
74-80
85-90
90-95
Actividad de agua (aw): es la cantidad de agua libre en el alimento. Tiene
un valor máximo de 1 y un valor mínimo de 0
Es muy importante su estudio porque influye en:
✓ textura
✓ conservación
✓ seguridad alimentaria
aw = 0,93-0,98: carne o pescado fresco, frutas o verduras frescas, leche, quesosfrescos
aw = 0,85-0,93: embutidos curados, productos cárnicos o pescado ligeramentesalados, quesos de maduración corta, leche condensada.
aw = 0,60-0,85: frutos secos, cereales, mermeladas
aw < 0,60: chocolate, galletas, miel, corteza de pan
0aw
1
Menos
perecedero
Más
perecedero
Micronutrientes
Vitaminas
Componentes orgánicos minoritarios de los alimentos
Consideradas micronutrientes esenciales desde el punto de vista
nutricional
No poseen valor energético
La mayoría actúan como coenzima o partes de enzimas y se
encargan de promover reacciones químicas
De acuerdo a su solubilidad se clasifican en:
✓ liposolubles
✓ hidrosolubles
Vitaminas Liposolubles
➢ Vitamina A: retinol y β-caroteno (precursor de la vitamina A)
• Relacionada con la visión, proliferación epitelial, metabolismo de
esteroides y colesterol.
• Se encuentra como vitamina A en alimentos de origen animal y como
provitamina en los de origen vegetal
• Se destruye muy fácilmente con la luz, la Tº muy elevada y con
utensilios de cocina de hierro o cobre
➢ Vitamina K: filoquinona (K1) y menanoquinona (K2)
• Relacionada con la formación de los factores antihemorrágicos
• Fuente principal verduras (espinaca, brócoli entre otros)
➢ Vitamina E: tocoferol
• Antioxidante biológico, protege y mantiene la estructura y permeabilidad de las
membranas celulares
• Protege de la oxidación a otros nutrientes como la vit A y los carotenos
• Interviene en procesos de detoxificación y en fenómenos inmunitarios de defensa
contra las infecciones
• Fuentes importantes son: aceites vegetales, nueces y otros frutos secos, verduras
• Pueden perderse cantidades considerables en procesamiento, almacenamiento y
preparación de alimentos
➢ Vitamina D: colecalciferol (D3) sintetizada en la piel por radiación UV de la luz solar
y ergocalciferol (D2) de aporte dietético
• Intervienen en la absorción intestinal de calcio y fósforo, favoreciendo el transporte de
ambos minerales
• Contribuye al mantenimiento del tono muscular
• D3 abundante en pescados y aceites de hígado de pescado
Vitaminas hidrosolubles
➢ Vitamina C: ácido L-ascórbico
• Interviene en numerosas reacciones bioquímicas, juega un rol importante
en la respuesta inmune y reacciones alérgicas
• Actúa como agente antioxidante
• Fuente: frutas, hortalizas y verduras
• Es lábil en presencia de humedad y oxígeno, pH, agentes oxidantes,
temperatura y presencia de iones metálicos especialmente cobre y hierro
➢ Vitaminas del complejo B: Fuente: verduras, carnes, leche, huevos y
pescado
• B1: tiamina – metabolismo de carbohidratos y lípidos
• B2: riboflavina – metabolismo energético
• B5: ácido pantoténico – metabolismo de carbohidratos, lípidos y
aminoácidos
• B6: piridoxina – metabolismo de aminoácidos, lípidos y ácidos nucleicos,
función del sistema nervioso
• B8: biotina – síntesis de ácidos grasos, metabolismo de carbohidratos
• B9: ácido fólico – se encarga de la transmisión de átomos de carbono
entre diferentes moléculas
• B12: cianocobalamina – fundamental en la síntesis de proteínas
Minerales
Los minerales se encuentran distribuidos muy ampliamente en todo tipo
de alimentos.
Estos se dividen en dos clases:
Macrominerales: aquellos que se encuentran en el organismo en alta
concentración (Ca, P, Mg, Na, K, Cl y S)
Microminerales: aquellos que se encuentran en el organismo en
cantidades muy bajas, también se los denomina elementos traza u
oligoelementos (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, I, Se, Mo, Cr y F)
Macrominerales
➢ Calcio y fósforo:
• Son los principales componentes estructurales de huesos y dientes,
aportan rigidez
• El Ca interviene en permeabilidad de membranas celulares,
contracción muscular, coagulación de la sangre, reacciones
enzimáticas
• El P es abundante en tejidos blandos, interviene en transferencia de
energía, es componente de ácidos nucleicos y fosfolípidos
• Fuentes: lácteos, sardinas, productos de origen animal
➢ Magnesio:
• Interviene en glucólisis, oxidación de ácidos grasos, síntesis de
proteínas
• Forma parte de huesos y dientes
• Fuentes: cereales y carnes
➢Sodio, potasio y cloro:
• Se encuentran en líquidos orgánicos y tejidos blandos
• Mantienen la presión osmótica
• Regulan el equilibrio ácido-base
• Controlan el metabolismo del agua en los tejidos
• El Na y K participan en la conducción y transmisión nerviosa y
muscular. Son importantes para el funcionamiento de los sistemas
enzimáticos
• El Cl forma parte de la secreción gástrica
• Fuentes:
- Na y Cl se encuentran en forma natural en los alimentos como
ClNa (sal).
- K en frutas, hortalizas y carnes
Microminerales
➢ Hierro
• Forma parte de la hemoglobina, mioglobina
• Previene estados de fatiga o anemia, participa en el funcionamiento del
sistema nervioso central
• Fuentes: carne, lentejas, soja, garbanzos, avena, espinaca
➢ Cobre
Necesario para asimilar y utilizar el hierro
Interviene en la formación de hemoglobina, glóbulos rojos y diversas enzimas
Participa en la degradación de hidratos de carbono, lípidos y proteínas
Colabora en el mantenimiento de la estructura ósea
Participa en la integridad del sistema nervioso central
Fuentes: lentejas, garbanzos, cereales, frutos secos, hígado, vísceras,
marisco, ciruelas y pasas
Macronutrientes
Polímero: molécula formada por largas cadenas compuestas de
subunidades moleculares repetitivas
Monómero: molécula de pequeña masa molecular
Polimerización: proceso de combinación de los monómeros para
constituir un polímero
Homopolímero: polímero formado por un único tipo de monómero
Heteropolímero: polímero formado por diferentes tipos de monómeros.
Hidratos de Carbono
Son la principal fuente de energía para el organismo
Desempeñan un papel importante en la formulación y procesado de
alimentos
Están formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) con la
fórmula general (CH2O)n
Alimentos ricos en Hidratos de carbono:
Cereales
Vegetales
Tubérculos
Frutas
Azúcar
Legumbres
Derivados de cereales
Leche
Clasificación
Monosacáridos Oligosacáridos
(de 2 a 10 monosacáridos
unidos)
Polisacáridos
(más de 10 monosacáridos
unidos)
Carbohidratos
Monosacáridos
Son las unidades básicas de los carbohidratos (monómeros)
Tienen de 3 a 7 átomos de carbono
No son hidrolizables (no se pueden descomponer en otros glúcidos
más sencillos)
Poseen un grupo carbonilo (C = O) en uno de sus carbonos y grupos
hidroxilos (OH) en el resto
Se clasifican según:
➢ Posición del grupo carbonilo
➢ El número de átomos de carbonos
, • Según el número de carbonos puede ser:
triosas, tetrosas, pentosas, hexosas
❖ La estructura lineal recibe el nombre de Proyección de Fischer
Carbono asimétrico o quiral: átomo de carbono que lleva cuatro sustituyentes
diferentes y por lo tanto, no puede superponerse a su imagen especular.
Isómeros: moléculas que tiene la misma fórmula molecular, pero diferentes
geometrías moleculares
Donde:
Estructurales Estereoisómeros
Isómeros
Los átomos en cada isómero
están conectados de la misma
manera pero difieren en cómo
se orientan en el espacio
Los átomos están
enlazados de diferente
manera
✓ Glucosa (dextrosa)
Abundante en la naturaleza, en frutas y hortalizas
Sabor dulce
Alto poder reductor
Combustible principal de nuestras células, músculos y cerebro
Responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la presión
arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas
Aumenta el volumen energético de un alimento sin por ello potenciar su sabor dulce
Soluble en agua
✓ Fructuosa
Abundante en frutas, hortalizas y miel
Soluble en agua
Más dulce que la glucosa
Almacenada en hígado
Ciclación de los monosacáridos
En disolución, las aldosas y las cetosas de cinco o más átomos de carbono se
encuentran formando ciclos o anillos. Esta estructura ciclada se denomina
Proyección de Haworth
La ciclación se produce por la formación de un enlace intramolecular donde el
grupo carbonilo reacciona con el grupo hidroxilo (OH) del carbono asimétrico más
alejado del grupo funcional.
Los anillos con cinco y seis átomos son llamados formas furanosa y piranosa
respectivamente
❑ Si el grupo carbonilo formaba parte de un aldehído (aldosa) el enlace es de tipo
hemiacetal.
❑ Si el grupo carbonilo formaba parte de una cetona (cetosa) el enlace será de tipo
hemicetal.
Disacáridos
Formados por dos moléculas de monosacáridos unidos mediante un enlace
glucosídico
Aportan energía
Pueden hidrolizarse por acción de ácidos o enzimas
Solubles en agua, con sabor dulce y cristalizables
Enlace glucosídico
La reacción consiste en la unión de dos grupos –OH (hidroxilo) con pérdida de una
molécula de agua (reacción de deshidratación).
✓ Sacarosa
Conocido como azúcar de mesa
Se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha
No es un azúcar reductor
hidrolisis con ácidos o invertasa cantidades iguales de glucosa y
fructosa
En su estado puro, la sacarosa es fina e incolora, libre de olores y es un polvo
cristalino
Es higroscópia
Función: endulzar caramelos, helados, galletas, pasteles, panes, salsas,
ketchup, alimentos enlatados, bebidas
✓ Lactosa
Es el azúcar de leche
El átomo de carbono anomérico de la galactosa está unido al cuarto átomo de la
glucosa por un enlace glicosídico ß-1,4
Es menos dulce que la sacarosa
Se encuentra en la leche y en los derivados lácteos.
✓ Maltosa
Se encuentra libre de forma natural en la malta, de donde recibe el nombre
La malta se extrae de los granos de cereal, ricos en almidón, germinados
Se usa para fabricar cerveza, whisky y otras bebidas
La molécula tiene características reductoras
Por hidrólisis da dos moléculas de glucosa
Polisacáridos
Son los carbohidratos más abundantes
Son el resultado de la unión de más de 10 unidades de azúcares
sencillos mediante enlaces glucosídicos
Pueden ser hidrolizados totalmente por ácidos y enzimas
No poseen poder reductor
Insolubles en agua
Pueden ser lineales o ramificados
Funciones: estructurales y de almacenamiento
Polisacáridos
Interés biológico
Energética Estructural
➢ Almidón: sintetizado en
vegetales, se acumula en
amiloplastos.
➢ Glucógeno: de origen animal,
se encuentra en el hígado y
músculos.
➢ Celulosa: forma paredes
celulares de células
vegetales.
✓ Glucógeno
Es un polímero de monómeros de glucosas unidas por enlaces α 1-4
con ramificaciones α 1-6
Las moléculas de glucosa están organizadas globularmente
Función: reserva energética
Se almacena en los músculos y en el hígado
✓ Almidón
Principal reserva energética de las plantas
Formado por una mezcla de dos polisacáridos: amilosa y amilopectina (ambos
polímeros de glucosa)
Insoluble en agua fría
Fuentes: arroz, harina de trigo, cebada, centeno, avena y sus derivados (pan,
pastas), batata, papa, maíz y algunas legumbres
Función: reserva energética
Amilosa:
Polímero lineal de D-glucosa con uniones glucosídicas α 1-4
Conformación tridimensional helicoidal
La amilosa es un importante agente espesante, aglutinante de agua, estabilizador de
emulsión y agente gelificante
Amilopectina
Polímero ramificado de D-glucosa con uniones glucosídicas α 1-4 y α 1-6 cada
aproximadamente 30 unidades
Insoluble
Alto peso molecular
✓ Celulosa
Formada por la unión de monómeros de glucosa en su forma β, a través de
enlaces ß-1,4-glucosídico
Tiene estructura lineal
Insoluble en agua
Función: forma las paredes celulares de células vegetales
Lípidos
Son biomoléculas orgánicas compuestas principalmente por carbono e
hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden
contener fósforo, azufre y nitrógeno
Son hidrófobos
Insolubles en agua
Solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el
cloroformo
Alimentos: manteca, carnes, fiambres o embutidos, crema de leche,
helados de crema, pescado, maní, nueces
Funciones
Reserva energética: triglicéridos
Estructural: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol
Reguladora: hormonas esteroides
Protección térmica (evitan pérdida de calor) y mecánica (amortiguan
golpes)
Para su estudio los dividiremos en tres categorías
➢ 1- ÁCIDOS GRASOS
➢ 2- DERIVADOS DE ÁCIDOS GRASOS
➢ A) Lípidos neutros
➢ B) Lípidos polares
➢ 3- LÍPIDOS NO DERIVADOS DE ÁCIDOS GRASOS (insaponificables)
(esteroides, terpenos, prostaglandinas)
Acilglicéridos
Ceras
Fosfolípidos
Glicolípidos
✓ ÁCIDOS GRASOS
Son las unidades básicas de los lípidos y consisten en moléculas formadas por
una larga cadena hidrocarbonada (CH2) con un número par de átomos de
carbono (hasta 24) y un grupo carboxilo (COOH) terminal.
Los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados:
- SATURADOS
AG saturados: ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico,
ácido araquídico
- INSATURADOS
AG insaturados: ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido
araquidónico
INSATURADOS
Palmitoleico CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH 16:1
Oleico CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 18:1
Linoleico CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH 18:2
Linolénico CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH 18:3
Araquidónico CH3(CH2)3 (CH2CH=CH)4(CH2)3COOH 20:4
SATURADOS
Láurico CH3(CH2)10COOH 12:0
Mirístico CH3(CH2)12COOH 14:0
Palmítico CH3(CH2)14COOH 16:0
Esteárico CH3(CH2)16COOH 18:0
Araquídico CH3(CH2)18COOH 20:0
Lignocérico CH3(CH2)22COOH 24:0
✓Propiedades de los ácidos grasos
Punto de fusión: Es la cantidad de energía necesaria para romper los
enlaces entre las moléculas.
✓ A mayor nº de carbonos mayor punto de fusión
✓A mayor nº de insaturaciones menor punto de fusión
Solubilidad: los ácidos grasos están formados por un grupo carboxilo y
una cadena hidrocarbonada, esta última es la que posee la característica
hidrófoba; por lo cual es responsable de su insolubilidad en agua.
Bipolares o anfipáticos: La larga cadena hidrocarbonada es hidrófoba
y el grupo carboxilo es hidrófilo
Esterificación: los ácidos grasos son capaces de formar enlaces
éster con los grupos alcohol de otras moléculas liberando una
molécula de agua
Isomería cis-trans: Sólo la poseen los ácidos grasos insaturados
debido a la configuración espacial que adoptan respecto al doble
enlace
Saponificación: Consiste en la unión de un ácido graso con una base
fuerte, normalmente KOH o NaOH para obtener una sal de ácido graso
conocida como jabón
✓ Acilglicéridos (derivados de AG)
Son ésteres de ácidos grasos con glicerol (glicerina), formados
mediante una reacción de condensación llamada esterificación
Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de
glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:
- Monoglicéridos
- Diacilglicéridos
- Triacilglicérido o triglicéridos
✓ Ceras
Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga con alcoholes primarios también
de cadena larga. Por ejemplo la cera de abeja
Insolubles en medios acuosos
Sólidas y duras a Tº ambiente
Función: protectora y de revestimiento
En los animales las podemos encontrar en la superficie del cuerpo, piel, plumas,
cutícula, etc.
En los vegetales, las ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con
la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación
✓Fosfolípidos
Son un tipo de lípidos anfipáticos
Están formados por una molécula de glicerol esterificada en las posiciones 1 y 2
por dos ácidos grasos, con la posición 3 esterificada por un ácido fosfórico
Es un componente importante de la yema de huevo