ACTIVIDAD DE AGUAEl agua influye en la calidad de un alimento lo que explica el efecto de la congelacin , deshidratacin que alargan la vida til y inhibe el crecimiento microbiano, ocupa casi el 60 a 70% del organismo y permite realizar reacciones bioqumicasEl agua favorece el crecimiento bacteriano por ello para conservar un producto se tiende a deshidratarlo

El organismo humano requiere de 2.5 lts/daDe los cuales :1.3 lts provienen de la ingesta de lquidos1 lt proviene de la ingesta de alimentos0.2 lts se producen como producto de la oxidacin de nutrientes en el organismo

TIPOS DE AGUAAgua ligadaFuertemente unida a los solutos del alimento, es dificil de eliminar por deshidratacion se le denomina agua monocapa(capacidad solvente nula)Agua debilmente ligadaAgua multicapa ocupa del 3 al 5% del cuerpo, es una parte deshidratable y podria iniciar solo en parte reacciones quimicas como solventeAgua libreSe une por fuerzas de capilaridad, su retencion se influye por el ph y presencia de sales, es congelable y alta capacidad solvente ocupa del 95 a 96%

ACTIVIDAD DE AGUA

Es una medida de la cantidad de agua disponible en el alimento

Aw = Pw Pw

Pw= Presin de vapor de agua en una solucin en el alimentoPw= Presin del agua pura a la misma T

La actividad de agua varia entre 0 y 1, la estabilidad del alimento se liga a la actividad de agua, a mas Aw es mas inestable y se relaciona con la humedad relativa del aire que esta en contacto con el alimento

Clasificacin del alimento segn su contenido de aguaEstables:Contienen menos del 12% de agua y tiene elevada estabilidadSemiestable:Contiene de 12 a 60% de agua y tiene durabilidad mediaInestable: Contiene mas del 60% de agua y tiene baja durabilidad

INTERACCIONES AGUA-SOLUTO

Agua ligada y agua no ligada o libreEl agua puede decirse que existe en dos formas generales: "agua libre" y "agua ligada". El agua libre, que es la forma predominante, se libera con gran facilidad y es estimada en la mayor parte de los mtodos usados para el clculo del contenido en agua de los alimentos.Esta estrechamente ligada a la actividad de agua.El agua ligada se halla combinada o absorbida. Se encuentra en los alimentos como agua de cristalizacin (en los hidratos) o ligadas a las protenas, el agua ligada se encuentra en vecindad con solutos y otros constituyentes no acuosos. Tiene reducida movilidad y es incongelable a 40C y difcilmente se puede deshidratar.

En sistemas complejos existen diferentes grados de ligamiento del agua (subdivision del agua ligada):Agua constitucionalAgua ligada ms tenazmente y forma parte integral de la sustancia no acuosa, es una pequea fraccin del agua de los alimentos de alta humedad: regiones intersticiales de las protenas.Agua vecinalOcupa la primera capa de los grupos ms hidroflicos de los constituyentes no acuosos, interacta fuertemente con los iones; agua-Ion y agua-dipolo.Agua MulticapaAgua que forma capas adicionales en torno a grupos hidroflicos de constituyentes no acuosos, como por ejemplo, aguas asociadas a las membranas.

Interacciones del agua con iones y grupos inicos. Las interacciones del agua con iones y grupos inicos representa parte del agua ligada mas firmemente unida los alimentos. La estructura normal del agua pura es distorsionada por la adicin de solutos disociables.Interacciones del agua con grupos neutros capaces de formar enlaces de Hidrogeno. Los enlaces de hidrogeno agua-soluto son mas dbiles que las interacciones agua-ion Las biomolculas no cargadas pero polares como los azcares se disuelven fcilmente en agua debido al efecto estabilizador de los muchos puentes de hidrgeno que se forman entre los grupos hidroxilo o el oxgeno carbonlico del azcar y las molculas polares del agua.

Interacciones del agua con sustancias apolaresSon las interacciones del agua con sustancias hidrofbicas como los grupos apolares de los cidos grasos, aminocidos y protenas, formando enlaces de hidrogeno agua-agua. Las interacciones hidrofbicas existen y son importantes porque aprox. el 40% de AA totales de la mayor parte de las protenas tienen cadenas laterales no polares, como:

Grupo metilo de la ALAGrupo benzilo de FENGrupo isopropilo de la VALGrupo mercaptometilo de la CISGrupos secundarios butilo e isobutilo de la LEU

ACTIVIDAD DE AGUA La disponibilidad de agua en un alimento es el agua que se encuentra libre en el mismo y es necesaria para que las bacterias se multipliquen. Este agua "no comprometido" con ningn nutriente recibe el nombre de actividad de agua (aw o Aw) y se indica con un nmero que va desde 0 hasta 1. La actividad de agua (aw) es la relacin entre la presin de vapor ejercida por el alimento y la presin de vapor saturado de agua a la misma temperatura.Aw = P Po Aw:Actividad de agua. P: Presin parcial del agua por encima de la muestra. Po : Presin de vapor de agua pura a la misma T. A medida que una solucin se concentra, la presin de vapor disminuye y la aw desciende a partir de un valor mximo de 1 para el agua pura. La aw est relacionada con el punto de congelacin y con el de ebullicin as como con la HR en equilibrio (HRE) y la presin osmtica.

Relacin entre la Actividad de Agua y la Temperatura: La actividad de agua depende de la temperatura dado que sta influye tambin sobre la presin de vapor de agua de las soluciones pero el efecto es pequeo con la mayora de los solutos salvo que las soluciones sean saturadas.

En tales casos, las cantidades de algunas sustancias de la solucin, y por tanto, la aw pueden variar marcadamente con la temperatura.

Una grafica experimental de la actividad del agua en funcin del contenido de humedad a temperatura constante se conoce con el nombre de isoterma de adsorcin del agua. La Figura ilustra una isoterma de adsorcin tpica. A niveles muy bajo de contenido de humedad (aw: hasta ~ 0.2) toda el agua se encuentra ligada a los sitios polares expuestos de los componentes macromoleculares

ACTIVIDAD DE AGUA Y ESTABILIDAD DE LOS ALIMENTOS La estabilidad de los alimentos y al actividad de agua esta estrechamente relacionada en muchas situaciones.

A continuacin se proporcionaran datos que indican los alimentos comunes categorizados de acuerdo con su actividad de agua y tambin se hace referencia a diversos m.o.s. comunes y el rango de Aw que permite su crecimiento.

Grupos principales de alimentos en relacin con su aw

1. Tienen aw de 0,98 o superior las carnes y pescados frescos, las frutas, hortalizas y verduras frescas, la leche, las frutas enlatadas en jarabes diluidos.2. Entre 0,98 y 0,93 la leche concentrada por evaporacin, el concentrado de tomate, los productos crnicos y de pescado ligeramente salados, las carnes curadas enlatadas, los embutidos,las frutas enlatadas, pan, las ciruelas.3. Entre 0,93 y 0,85 el jamn tipo serrano, la leche condensada azucarada. 4. Entre 0,85 y 0,60 frutas secas, la harina, los cereales, las confituras y mermeladas, las melazas, el pescado muy salado, las nueces. 5. Tiene aw inferior a 0,60 los dulces, el chocolate, la miel, los fideos, las galletas, las papas fritas, las verduras secas, huevos y leche en polvo.

ACTIVIDAD DE AGUA REDUCIDA

La aw de un alimento puede reducirse aumentando la concentracin de solutos en la fase acuosa de los alimentos mediante la extraccin del agua o mediante la adicin de solutos. La deshidratacin es un mtodo de conservacin de los alimentos basado en la reduccin de la aw, el salazonado, as como en el almbar y otros alimentos azucarado son los solutos los que, al ser aadidos, descienden la aw.Un pequeo descenso de la aw es, a menudo, suficiente para evitar la alteracin del alimento.La mayora de las bacterias y hongos crece bien a aw entre 0,98 y 0,995; a valores aw ms bajos la velocidad de crecimiento y la masa celular disminuyen a la vez que la duracin de la fase de latencia aumenta hasta llegar al infinito.

La congelacin: Consiste en almacenar los alimentos a temperaturas que varan entre 0C a 4C. Estas temperaturas no destruyen los m.o.s.La desecacin o deshidratacin: Consiste en eliminar el agua por medio del aire o del calor, puede ser natural o por medio del calor del Sol y se utiliza en el secado de granos como el caf; artificial, en el cual se utilizan aparatos evaporizadores, donde se someten a temperatura, que varan entre 68C y 74C y se exponen a una corriente de aire. El concentrado del azcar: Consiste en agregar azcar a preparados de frutas, evitando la oxidacin del fruto, ya que impide que entre en contacto con el oxgeno del aire, por otra parte, cuando la concentracin del almbar es alta, se mantiene la firmeza del producto.

La salacin o adicin de sal: Consiste en salar pescados y otros alimentos para matar los grmenes que puedan daarlos, ya que la sal acta como antisptico cuando se emplea en determinadas proporciones. En este caso del pescado salado.Algunos tipos de m.o.s. son capaces de crecer en condiciones de alto contenido de sal (Baja aw). Dependiendo de la capacidad de supervivencia a baja aw se denominan osmfilos, xerfilos y halfilos (segn va aumentando su requerimiento de sal).

Actividad de agua (Aw)) , superiores a 0,98, la mayora de los m.o.s. se encuentran condiciones ptimas de desarrollo. Por debajo de 0,87, se inhibe el desarrollo bacteriano y de la gran parte de las levaduras y nicamente los mohos pueden proliferar.Productos frescos como carnes, pescados, huevos, leche o frutas tienen actividad de agua superiores a 0,970, lo que explica la corta vida til de estos alimentos. El bajo valor de este parmetro en harinas, legumbres o pasta italiana proporciona, por el contrario, estabilidad en estos productos.

El crecimiento de m.o.s. solo se observa con Aw relativamente elevadas. Hay generalmente un valor optimo de actividad de agua para su crecimiento , situado entre 0,92 y 0,99. Por debajo de este ptimo el crecimiento se retarda, paraliza o inhibe. Esto explica, parcialmente, la relativa estabilidad frente a los microorganismos de los alimentos secos y adicionados de sal o azcar , tales como quesos, salchichones, mermeladas, etc.Aw mnima aproximada para el crecimiento de m.o.s.

Bacterias 0,91 Levaduras 0,88 Mohos 0,80 Bacterias halfilas 0,75 Mohos xerfilos 0,65 Levaduras osmfilas 0,60

En los alimentos slidos, de estructura heterognea, la actividad de agua puede ser diferente de una parte a otra de tal manera que la proliferacin de microorganismos puede originarse en algunos puntos y de ah propagarse a los otros.

Aw y el alimento procesado

MtodoAwSalado0.6Secado en estufa0.5Secado en Lecho fluidizado0.3

Liofilizacin0.2

Aw y microorganismos

Awm.o. desarrollan en este rangoAlimentos comprendidos en este rango1.00-0.95Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Bacillus perfringesCarne, verduras, frutas enlatadas, pescado, leche, salchicha0.95-0.91Salmonella, Clostridium botulinum, Lactobacillus, algunos mohos y levadurasQuesos, jamon, zumos de frutas concentrados0.91-0.87 Levaduras: candida, hansenula, Torulopsis, MicrococcusSalami, dulces esponjosos, queso seco, margarina0.87- 0.80Mayora de mohos, Staphylococcus aureus, SacharomycesZumo de fruta concentrada,leche condensada, jarabe de chocolate,harina, arroz, legumbres (15-17% humedad)0.80-0.75Bacterias halfilas AspergillusCompota, mermelada, mazapan, frutas glaseadas

Isotermas de sorcionGraficas que relacionan la cantidad de agua con con su Aw

CaracteristicasLas isotermas de sorcin dependen de la TPresenta el fenmeno de histerisis:la isoterma de adsorcin y desorcin no es superponible

INTRODUCCINEn la industria alimentaria: Las ISOTERMAS en alimentos brindan informacin:para la optimizacin del proceso de secadola seleccin del material de empaquetamientola prediccin de la vida til del producto y,de la evolucin en el contenido de humedad durante el almacenamiento.

Conceptos bsicos:Aw: La actividad de agua es la tendencia del agua a escapar de un sistema.

aw = p/po = HR (%) / 100

ISOTERMA : La isoterma de un producto relaciona grficamente, a una temperatura constante, el contenido en humedad de equilibrio de un producto con la actividad termodinmica del agua del mismo, ya que en el equilibrio, este ltimo parmetro es igual a la humedad relativa del aire que rodea al producto.ADSORCIN : Propiedad de Adhesin respecto a una superficie o porosDESORCIN : Contrario de Adsorcin; eliminacin de materia

Humedad en base seca.:

Donde:MCDB = contenido de humedad en base seca(% H2O) = contenido de humedad en base hmeda

ISOTERMA DE SORCION Definicin: Una isoterma de adsorcin (o desorcin) es la curva que indica para el equilibrio y para una temperatura determinada la cantidad de agua retenida por un alimento en funcin de la humedad relativa de la atmsfera que le rodea una vez alcanzado el equilibrio y a T cte.El comportamiento de sorcin es til en los procesos de concentracin y deshidratacin debido a que la facilidad o dificultad de remover agua; determina las propiedades de barrera necesarias para envasar el alimento, as mismo determina el contenido de humedad necesario para detener el desarrollo bacteriano y predice la estabilidad fsica y qumica en funcin de su contenido acuoso.

TIPO DE ISOTERMAS

Figura N1: Tipo de isotermas

HistresisSe produce este fenmeno cuando la curva de desorcin no sigue el mismo camino que la curva de adsorcin.El fenmeno de histresis se observa en la mayora de los productos higroscpicos. Los principales factores que afectan a la histresis son la composicin del producto, el tiempo de almacenamiento, la temperatura de secado y el nmero de sucesivas adsorciones y desorciones.

Fig. N2: Diagrama de Histresis

Fig. N3: Isotermas de sorcin y estado de agua en los alimentos

MODELOS DE ISOTERMAS DE SORCINPara describir las isotermas de sorcin de los alimentos existen multitud de expresiones matemticas de carcter terico, semiemprico y emprico que modelizan las curvas de sorcin. Los modelos, representativos de las isotermas de sorcin, relacionan la humedad del alimento con la humedad relativa de equilibrio del ambiente que rodea al mismo. Entre los modelos matemticos ms utilizados estn:

MONOCAPA

Es el contenido de humedad que forma la primera capa de agua en contacto con las molculas del alimento y que su valor est ntimamente relacionado con la estabilidad de los mismos, es decir, mientras mayor es el contenido de la monocapa mayor es la estabilidad del producto ya que puede adsorber mayor cantidad de agua hasta formar la primera capa en contacto con el alimento.

MODELO DE BET(Brunauer - Emmett Teller)

La ecuacin de la isoterma de BET permite determinar el valor de la monocapa o de mayor estabilidad, en una actividad de agua comprendida entre los valores de 0.2-0.4, por esto que el valor de la monocapa de BET puede ser considerado como un contenido de humedad crtico o valor crtico de actividad de agua.Este modelo se representa en la siguiente ecuacin:

Donde:WB es la humedad en la monocapa (kg agua/kg m.s)CB es la constante caracterstico en el modelo de BET

MODELO DE GAB (Guggenheim, Anderson y de Boer)

Es el modelo ms utilizado para describir la sorcin de los alimentos.Es un modelo matemtico terico para la curva de desorcin, siendo el ms preciso respecto a los datos experimentales de un amplio nmero de alimentos. El modelo de GAB requiere de al menos cinco datos experimentales para un ajuste muy bueno hasta valores de 0.94 de aw. La expresin matemtica del GAB es:

Donde: WG es la humedad en la monocapa (kg agua/kg m.s)CG y KG son las constantes caractersticas en el modelo de GAB

MODELO DE HALSEY

El modelo semiemprico de Halsey modificado proporciona una expresin para la condensacin en multicapas a una distancia relativamente alejada de la superficie

Siendo: KH1 (kg agua/kg m.s) y KH2 las constantes caractersticas en el modelo de Halsey modificado.

MODELO DE OSWIN

El modelo de Oswin es un modelo puramente emprico que viene descrito por la siguiente ecuacin:

Siendo: KO1 y KO2 (kg agua/kg m.s) las constantes caractersticas en el modelo de Oswin

MODELO DE HENDERSON

El modelo emprico de Henderson, viene expresado por la ecuacin :

Donde: B1 y B2 (kg m.s/kg agua) son las constantes caractersticas en el modelo de Henderson.

INTERES DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCION PARA LA TECNOLOGIA ALIMENTARIA Una isoterma de absorcin nos indica la cantidad de agua absorbida, o adsorbida en el componente con una actividad de agua conocida o presin de vapor relativa, cuando est en equilibrio

Las isotermas son tiles en varios aspectos:

El PHPara preservar los alimentos durante mas tiempo se ha venido aumentando la acidez de estos ya que asi se crea un medio desfavorable para la reproduccion de microorganismos

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