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

Energéticos

No

energéticos

Agua

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 grupo carbonilo pueden ser:

Aldosas Grupo Aldehído

Cetosas Grupo Cetona

, • 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

Sus imágenes especulares no

pueden superponerse

✓ 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.

Enlace Hemiacetal

Enlace

Hemicetal

α-D-Glucosa

β-D-Glucosa

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 Unión de un elevado número de monosacáridos

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

ÁCIDO ESTEÁRICO(18:0)

ÁCIDO OLEICO

(18:1)

ÁCIDO LINOLÉNICO(18:3)

Las grasas trans tienen efectos muy nocivos en la salud

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