EL AGUA EN LOS ALIMENTOS

Dr. A. Ricardo Rodríguez Zevallos

Importancia del Agua

• 1.Es el constituyente más abundante en la mayoría

de alimentos en estado natural, a excepción de los

granos.

• 2.Contribuye a la apetencia de los alimentos

(textura de frutas, hortalizas, carnes, etc.)

• 3.Responsable de deterioro de los alimentos

(reacciones químicas, enzimáticas y

microbiológicas)

• 4.Diversos métodos de conservación de los

alimentos se basan en la disminución de la

“disponibilidad” de agua.

CONTENIDO DE AGUA DE DIVERSOS

ALIMENTOS

Alimento Contenido de agua (%)

CARNES

Cerdo, cortes magros

Vacuna, cortes magros

Pollo, carne sin piel

Pescado

53 – 60

50 – 70

74

65 - 81

FRUTAS

Bayas, cerezas, peras

Manzanas, duraznos, naranjas

Fresas, tomates

80 –85

85 – 90

90 - 95

VERDURAS

Paltas, plátanos, alverjas (verdes)

Betarragas, brócoli, zanahorias, papas

Espárragos, frejoles (verdes), coles, lechugas

74 – 80

80 – 90

90 - 95

Propiedades químicas del agua y de compuestos

“similares” Propiedades H2O

H2S NH3 CH4

Peso molecular 18,01 34,08

17,03

16,04

Punto de

ebullición

100,00 -60,70

-33,35

-164,00

Punto de

congelación

0,00

-85,50 -77,70 -182,48

Constante

dieléctrica

78,50

9,26 16,90 1,7

Densidad

(g/l,0°C,760m

mHg)

916,0 1,539 0,771 0,5547

H2S: ácido sulfhídrico

NH3: amoniaco

CH4: metano

constante dieléctrica estática : 80,36 ( 20°C)

Propiedades físicas y físico-químicas del agua

Referidas a cambios de estado y las transferencias de calor y materia:

• Capacidad calórica (20°C): 4,1819 J/Kg.K

• Calor latente de fusión ( 0°C) : 6,012KJ (1.436 Kcal)/mol

• Calor latente de vaporización (λv): 40.63 KJ (9.705 Kcal)/mol

• Calor de sublimación (0°C): 50.91 KJ

– (12.16 Kcal)/mol

• Tensión superficial: 72.75 dinas/cm (20°C)

• Viscosidad: 1.002 centipoises (20°C)

Propiedades coligativas:

Disminución de la presión de vapor

* Elevación del punto de ebullición

* Descenso del punto de congelación

* Formación de gradiente de presión osmótica

a través de membranas semipermeables

• Encuentran aplicación en los siguientes

procesos:

• Cocción

• Esterilización

• Concentración

• Deshidratación

• Congelación

Estructura del Agua

• La molécula de agua, al estado de vapor, es

un isómero:

• H H

O

+ +

-

Al estado sólido( hielo), las moléculas de agua están ligadas

entre sí por enlaces hidrógeno, lo que motiva la formación de

estructura cristalina, en el cual cada molécula monómera está

unida a otras cuatro (Estructura compacta tetrahédrica)

•

• O H

•

• H

• O H O H O H

•

H H H

• El agua al estado líquido en contraposición, se comporta como un monómero en lo que concierne a la viscosidad y coeficiente de difusión.

• Debido a su conformación la molécula de agua tiene un carácter parcialmente iónico con separación de cargas. La molécula se comporta como un “dipolo eléctrico”. En un campo eléctrico, el dipolo gira y parcialmente “neutraliza” el campo aplicado.

• (Así, a temperatura ambiente la constante dieléctrica del agua es 80, la cual trata de decir, indicar que las 2 capas eléctricas opuestas en el agua son atraídas con una fuerza 80 veces más débil que en el aire)

El agua tiene un alto poder solvente de

sustancias polarizadas y ionizadas

(cristales iónicos).

El agua atrae los otros iones, formando

hidratos. A través de los enlaces

puentes de hidrógeno atrae a las

macromoléculas hidrofílicas que poseen

los OH, NH2 grupos.

Las sustancias no miscibles con el agua

pueden formar enlaces hidrofílicos.

ACTIVIDAD DEL AGUA (DE UN PRODUCTO)

• El agua presente en los tejidos vegetales y animales puede estar más o menos “disponible” y así se distingue “agua libre” y “agua ligada”.

• El sistema más fácil para tener una medida de la mayor o menor “disponibilidad” del agua en los diversos alimentos es la actividad del agua (Aw), definida por el descenso de la presión parcial del vapor de agua:

• Aw = Pw /P°w (t)

• Donde: • Pw: presión parcial de vapor de agua de un alimento

• P°w: presión parcial del vapor de agua pura a la misma temperatura

• *Aw no tiene dimensión

• *0<Aw<1 (Los constituyentes químicos presentes, movilizan parcialmente el agua y disminuyen así su capacidad a vaporizarse y probablemente su reactividad quimica)

• En el equilibrio, hay una igualdad entre la actividad del agua de un alimento y la presión parcial relativa de vapor de agua ejercida por el alimento en una atmósfera cerrada que rodee el alimento.

• La “humedad relativa” y la actividad del agua son dos magnitudes directamente proporcionales relacionadas por la ecuación.

• Aw = humedad relativa

• 100

• Aw = HR

• 100

• HRE = 100 Aw

• HRE = humedad relativa de equilibrio

• Se sabe que, según la ley de Raoult .

• *Se aplican sólo a soluciones ideales en el equilibrio

• x = P

• P°

• Donde P° y P son las presiones de vapor ejercidas por el disolvente en la solución y por el disolvente puro respectivamente y x la fracción molar del disolvente (líquido en la solución)

• Por lo tanto: • -Aw = Xw*

• Aw = N

•

• Fracción molar XA= N° moles de A

• N° total de moles en la solución

• Expresando la ecuación en Molalidad

• N = n1

• n1 + n2

• N = fracción molal del solvente (agua)

• n1 = N° moles de solvente

• n2 = N° moles de soluto

• El valor de n2 puede determinarse midiendo el punto de

congelación de la muestra y empleando entonces la

relación • n2 = G ∆Tf

• 1000 Kf

• G = g. De solvente de la muestra

• Tf = disminución del punto de congelación ( °C)

• Kf = constante de disminución del punto de congelación

molal del agua

• AW = propiedad intrínseca de la muestra

• HRE = propiedad de la atmósfera en equilibrio con la

muestra.

• Equilibrio se alcanza con muestras pequeñas (<1g.)

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE Aw

• 1. Depresión del punto de congelación: medir la

disminución del punto de congelación y el

contenido de humedad de la muestra y calcular la

Aw de acuerdo con las ecuaciones de la fracción

molal del agua.

• N = n1__

• n1 + n2

• El error al medir el punto de congelación a baja

temperatura y calcular el valor Aw para una

temperatura superior es pequeño ( <0.001 Aw/°C)

• 2. Medición de presión de vapor con

sensores de humedad relativa: Colocar la

muestra de contenido de agua conocido en

una pequeña cámara cerrada a temperatura

constante, dejar equilibrar y medir

seguidamente la HRE de la atmósfera de

la muestra por cualquiera de la diversas

técnicas electrónicas o psicrométricas

• ( Aw = HRE/100).

• 3. Métodos isopiésticos (a presión constante). Cámara de equilibrio a humedad relativa constante: Colocar la muestra en una pequeña cámara cerrada a temperatura constante, mantener la atmósfera de la muestra a humedad relativa constante mediante una solución salina saturada apropiada, dejar equilibrar y determinar el contenido de agua de la muestra.

• La mayor parte de las especies químicas bajan la actividad del agua mucho mas que lo que permite prever la teoría. Esto es debido a las interacciones del agua con los electrolitos en solución.

• La actividad del agua depende ligeramente en la temperatura.

ISOTERMA DE ADSORCIÓN (SORCIÓN) • Es una relación del contenido de humedad en

equilibrio con una actividad de agua a temperatura constante.

• Una isoterma de adsorción es la curva que interrelaciona el contenido de agua (expresado en masa de agua por unidad de masa de materia seca) de un alimento con su actividad del agua a temperatura constante.

• Indica la cantidad de agua retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que le rodea. La presión parcial del vapor de agua que ejerce el agua en el alimento

• Utilidad:

• 1. En los procesos de concentración y

deshidratación, porque la facilidad o

dificultad para eliminar el agua está

relacionada con la Aw.

• 2. Para evaluar la estabilidad de los alimentos