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Química II
Unidad: Química en desarrollo.
Unidad 2. Alimentos, proveedores de sustancias esenciales para la vida.
Alimentos: fuente de materia y energía para los seres vivos.
Cada día es mayor la cantidad de personas que desean saber cuál es el método más idóneo
para escoger una dieta que les ayude a mantenerse en buenas condiciones físicas. También
empieza a haber interés por el tipo de alimentación que predomina en el país. Quienes se
preocupan por la relación entre alimentación y salud se formulan preguntas sobre lo que
conviene comer. ¿Pueden suministrarnos los alimentos que ingerimos los nutrimentos que
necesitamos? ¿Los suplementos vitamínicos y minerales nos proporcionan más energía y nos
ayudarán a no enfermarnos? ¿Cómo se puede adelgazar sin consecuencias nocivas para la
salud? ¿Es mejor una dieta vegetariana que una alimentación variada? ¿Hay alguna forma de
saber cuáles alimentos contienen cantidades abundantes de nutrimentos? ¿Qué patrones
alimentarios están relacionados con ciertas enfermedades como la obesidad, cardiopatía,
diabetes mellitus, hipertensión y ciertos tipos de cáncer?
Para tomar buenas decisiones de los individuos y comprender las políticas nutricionales
debemos tener buen conocimiento de los principios esenciales de la nutrición: cómo funcionan
los nutrimentos en el organismo, cuáles son las normas dietéticas recomendables y qué
significan, en qué forma se deben utilizar las tablas de composición de los alimentos y las
pautas dietéticas para escoger una buena alimentación, qué factores influyen en nuestras
preferencias alimentarias, qué métodos se aplican para evaluar el estado nutricional y qué
ocurre si se ingiere muy poca cantidad de un nutrimento o una ración excesiva.
El organismo humano se puede estudiar como un sistema abierto (puede haber intercambio de
materia y energía con su alrededor). El organismo humano es un sistema al que entran varias
decenas de nutrimentos y salen esos mismos nutrimentos o sus productos metabólicos. La
energía entra en forma de sustancias oxidables (monosacáridos, glicerol, ácidos grasos y
aminoácidos) y oxígeno para liberarla y se obtiene en forma de trabajo, calor y sustancias
como el agua, la urea y la creatinina.
Toda persona tiene una noción de lo que es un alimento pero es difícil establecer un concepto
porque es un producto cultural que se deriva de la práctica. Tal vez la leche de la propia
especie sea el único alimento por sí mismo y los demás se vuelven alimento al ser utilizados
como tal. Las especies heterótrofas requieren de nutrimentos conocidos como inorgánicos y
orgánicos, los inorgánicos se encuentran en relativa cantidad en la naturaleza y los orgánicos
son escasos y están presentes sólo en otros organismos o en sus restos. En principio, todo
organismo de su especie o de otra, sus partes, sus restos, sus secreciones y sus excreciones
pueden servir como alimento. Para considerarse alimento debe cumplir algunos requisitos
como: contener nutrimentos biodisponibles y en concentración suficiente, ser inocuo en las
condiciones de consumo, ser accesibles, ser atractivos a los sentidos y ser aceptados por la
cultura.
Se puede decir que el alimento es un órgano, un tejido, una secreción o el organismo entero o
sus partes de la misma especie o de otra que contiene cantidades significativas de uno o más
nutrimentos suficientemente biodisponibles, cuya ingestión es inocua en las condiciones
habituales de consumo, fácilmente accesible por su disponibilidad y precio, atractivo a los
sentidos, aceptable al menos por su cultura.
El valor nutritivo significa el valor para la nutrición y se consideran aspectos como el
nutrimental, el toxicológico, el sensorial y el cultural. Cada uno tiene diferentes componentes
que no se miden de la misma manera en los diferentes países. El valor nutrimental se traduce
en una lista de nutrimentos y sus concentraciones, que es de gran utilidad práctica porque
permite calcular su cantidad por ingerir para una dieta determinada.
Dieta proviene del griego diaitia, el modo de vida o lo habitual. Significa el conjunto de
alimentos y platillos consumidos por un ser vivo al día y es la unidad de alimentación. Una dieta
debe ser completa y suficiente, equilibrada para que favorezca los sinergismos entre
nutrimentos y evite los antagonismos. También ser satisfactoria en lo biológico, en lo psíquico y
en lo social.
La dieta debe ser adecuada a las características de quien la consume (sexo, edad, tamaño
corporal, actividad, estado de salud, capacidad de compra, cultura) y a sus circunstancias
(lugar de residencia, época del año). El aporte nutrimental es el resultado de la composición del
alimento, de la cantidad consumida que depende de la disponibilidad y el precio.
Los nutrimentos son sustancias que no deben faltar en la dieta para que el hombre crezca,
conserve la vida y se pueda reproducir. Las relaciones entre los nutrimentos y otras sustancias
orgánicas resultan sumamente complejas. La deficiencia de uno de ellos puede deteriorar al
mismo tiempo varios procesos, y cuando es prolongada puede sobrevenir la muerte.
La nutrición depende de la presencia oportuna y suficiente de un conjunto de alrededor de 100
nutrimentos, la mayoría insustituibles aunque no todos deban forzosamente ingerirse en la
dieta. Los nutrimentos se obtienen del exterior como polímeros o como sales cuyo tipo y
cantidad no es muy similar de una persona a otra, aunque son más las semejanzas que las
diferencias. Estos precursores no se obtienen en forma aislada sino como parte constituyente
de lo que se conoce como alimentos.
Tanto la ingestión como el gasto o consumo son variables que dependen del control fisiológico
para regular el balance nutrimental.
Una buena salud depende de muchos factores tales como la herencia, la alimentación, el clima,
la higiene y el ejercicio. El hombre puede ser bajo, alto, delgado, gordo, fuerte pero no ser
saludables.
Las funciones principales de los alimentos son desarrollar trabajo muscular, mantener la
vitalidad y para la formación y la renovación de tejidos de los organismos.
Una dieta incorrecta o los malos hábitos alimenticios tienen relación con graves problemas de
salud como la diabetes, trastornos cardiacos, caries dentales, anemia, exceso de peso, etc.
La ciencia de la nutrición determina cuáles son los alimentos más adecuados para tener la
salud.
Propiedades organolépticas de los alimentos.
Las características físicas y químicas de los alimentos estimulan los sentidos, cuyos
receptores inician los impulsos que viajan al cerebro donde ocurre la percepción. La percepción
o la correlación de las impresiones sensoriales determinan que se acepte o se rechace un
alimento. Organoléptico significa que causa una impresión sobre un órgano o sentido en
particular: la vista, el oído, el tacto, el olfato y el gusto. No es necesario gustar un alimento para
aceptarlo.
Comestible significa apto para el consumo. Un primer requisito de calidad implica ausencia de
toxicidad. La toxicidad latente elude la detección previa de los consumidores, que deben confiar
en los controles de calidad de la industria alimentaria para proporcionar alimentos comestibles.
Sin embargo, la toxicidad evidente, como puede ser la de un alimento descompuesto o uno
alergénico, es posible detectarla por medio de una experiencia sensorial y es causa del
rechazo del alimento.
Otros factores que intervienen en la evaluación de las impresiones sensoriales de un alimento
son: edad, salud, estado socioeconómico, medio ambiente, religión, actitud, libertad personal,
instinto costumbres, apetito y selección desde el punto de vista personal.
El gusto, sentido químico, que responde a la acción de los componentes químicos de los
alimentos en los sitios receptores de las papilas gustativas que se localizan principalmente en
la lengua. Se considera que la sensibilidad del gusto depende de factores genéticos, de edad y
fisiológicos por enfermedad. Por ejemplo, la capacidad para detectar la feniltiocarbamida. Para
detectar los productos químicos portadores de los sabores deben disolverse en los fluidos de
la boca. Generalmente, se aceptan 4 sabores principales: dulce, salado, agrio y amargo.
Ejemplos: azúcar, cloruro de sodio, vinagre y cafeína, respectivamente.
El olfato, un sentido químico, que responde a los componentes químicos que por su volatilidad
(modificada por la temperatura) llegan al tejido olfatorio de la nariz. Las moléculas volátiles
(aroma u olor) pueden ser detectadas mediante las fosas nasales en el aire de la respiración y
a través de la región posterior del paladar (pasaje nasofaringeo) durante los procesos de
masticación y deglución. En este instante los factores aromáticos se consideran como el tercer
componente del sabor (los otros dos son las sensaciones táctiles y el sabor). Se estima que el
sentido olfatorio del humano puede diferenciar entre 10 000 y 200 000 productos químicos
aromáticos.
Desde 1950 se aplica la cromatografía de partición gas-líquido a los alimentos naturales,
procesados, cocidos y almacenados para determinar sus constituyentes volátiles, que son los
que contribuyen a las propiedades organolépticas.
El tacto, se considera como sentido cinestético (muscular), que es de naturaleza física y el
sentido táctil (tacto), de naturaleza física y química. Algunos de los constituyentes químicos
naturales de los alimentos son estímulos del tacto en la boca y nariz. Por ejemplo, la frescura
del mentol en la menta, el picor de la piperina en la pimienta o del isotiocianato de alilo en la
mostaza, el efecto adormecedor del eugenol en los clavos, el efecto mordente de los taninos en
el té.
La vista, un sentido físico, permite juzgar el aspecto de un alimento en términos de forma,
textura y color. El aspecto de un alimento es la primera clave de su identificación y con
frecuencia predice el grado de satisfacción o placer que se obtendrá al comerlo. Los niños
rehúsan probar un alimento a causa de su aspecto pero los adultos lo comerán a pesar del
aspecto. Estos juicios se basan en experiencias pasadas, nociones preconcebidas o
resistencia al cambio. Las decisiones para comprar alimentos en un mercado o comerlos en
una mesa, están influidos por su aspecto, lo que tiene implicaciones de calidad, placer y
estética. Casi siempre la textura y consistencia de los alimentos preparados puede predecirse a
partir de su aspecto, pero no en las carnes.
El oído, un sentido físico, tiene una función secundaria en la aceptación de los alimentos. El
sonido puede indicar el grado de madurez, si está frío o caliente o nuevo o viejo.
Evaluación de las propiedades organolépticas.
En general, la aceptación o rechazo de un alimento con basa en sus propiedades
organolépticas parecen intervenir 2 factores al juzgarlo: la calidad con base en experiencias
pasadas y en la ausencia elementos desagradables.
Los componentes de las propiedades organolépticas que son de naturaleza física pueden
medirse de manera experimental con instrumentos. Por ejemplo: el color, tamaño, temperatura,
viscosidad, densidad, elasticidad, humedad, pH, azúcares, componentes volátiles, principales
constituyentes, cenizas, entre otras.
La evaluación sensorial es una técnica para resolver los problemas relativos a la aceptación de
los alimentos. Es útil para mejorar el producto, mantener la calidad, en la elaboración de
nuevos productos y en la investigación de mercados.
En general, se recomienda que las pruebas se realicen en un cuarto especial en donde se
controlen tantas variables como sea posible, debe estar separado del lugar de preparación de
las muestras, con aire acondicionado y estar libre de olores, ruido y distracciones para los
integrantes del grupo de evaluación sensorial.
Factores que influyen en las preferencias alimentarias.
Uno de los principales factores que influye en las preferencias alimentarias es la disponibilidad
de los diferentes tipos de comestibles, el cual a su vez es influido por ubicación geográfica,
clima y temperatura, políticas económicas, decisiones gubernamentales y tradiciones
culturales.
Otros factores que influyen en las preferencias alimentarias son: la familia, la edad, ideas sobre
la salud, razones de comodidad, publicidad y la socioeconomía. Los factores culturales como la
religión, la superstición y los tabúes están arraigados en las costumbres alimentarias. Sin duda,
el factor decisivo en la elección de un platillo es su atractivo: su aspecto, su olor y su sabor.
También dependen de la asociación placentera o desagradable con la presentación, olor y
sabor. Las cualidades estéticas de los platillos ejercen gran influencia en las preferencias
alimentarias, por lo que son base de varios métodos de procesamiento. Los fabricantes de
alimentos para mejorar el color, el sabor, la textura y otras características de sus productos
utilizan aditivos y técnicas especiales.
La tecnología química de los alimentos estudia los constituyentes atómicos y moleculares de
los alimentos que consumimos. Es importante para conocerlos y saber las transformaciones
que sufren desde su producción, conservación, almacenamiento, distribución y consumo. Para
eso se utiliza el análisis aproximado que consiste en identificación y determinación de los
principales constituyentes de los alimentos, los cuales son agrupados en carbohidratos (y
fibras), proteínas, grasas (y aceites), minerales (cenizas) y agua. El análisis detallado que
consiste en el análisis de los elementos que forman las moléculas presentes en los alimentos.
El color en los alimentos.
La aceptación de un alimento depende de muchos factores, entre los que destacan sus
propiedades sensoriales, como el color, el sabor, el aroma, la textura y hasta el sonido que
genera durante su consumo.
El color es una propiedad de la materia que está relacionado con el espectro de la luz (el ojo
humano percibe longitudes de onda de 380 a 780 nm) y se define como la parte del espectro
electromagnético que percibe el ojo humano mediante sensaciones visuales que se generan
por la estimulación de la retina del ojo.
Los colores de los alimentos se deben a distintos compuestos, principalmente orgánicos, y son
pigmentos naturales o sintéticos añadidos. Cuando los alimentos se someten a tratamientos
térmicos ocurren reacciones químicas conocidas como reacción de Maillard y de
caramelización. La reacción de Malliard es un grupo conjunto de transformaciones que
producen melanoidinas coloreadas que van desde amarillo claro hasta café oscuro o incluso
negro; para que ocurran estas transformaciones se necesita la presencia de un azúcar
reductora (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre proveniente de un aminoácido o de una
proteína. Los azúcares reductores que favorecen la reacción de Maillard son las pentosas, las
hexosas, las aldosas actúan más fácilmente que las cetosas, y los monosacáridos son más
efectivos que los disacáridos. Generalmente la xilosa es el azúcar más activo y le siguen la
galactosa, la glucosa, la fructosa, la lactosa y la maltosa. Como la sacarosa no tiene poder
reductor sólo interviene si se hidroliza previamente.
En la reacción de Maillard también participan los aminoácidos, los cuales son más reactivos a
medida que se incrementa el tamaño de la cadena y de que tengan más de un grupo amino.
Por esto participan la lisina, la arginina, la histidina y el triptofano.
La caramelización es la reacción de oscurecimiento, también llamada pirólisis, ocurre cuando
los azúcares son calentados por encima del punto de fusión, se presenta a pH ácido o alcalino
y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales.
Los pigmentos relacionados con los alimentos se clasifican en: carotenoides, clorofilas,
antocianinas, flavonoides, betalaínas, taninos, mioglobina y hemoglobina, y otros.
Carotenoides. Su nombre genérico deriva de la zanahoria (Daucus carota) donde se aislaron
por primera vez. La mayoría de estos compuestos tienen una estructura química poliénica de
40 átomos de carbono, formada por 8 unidades de isopreno, cuyo arreglo se hace inverso en el
centro, y pueden ser de cadena lineal o tener ciclizaciones en los extremos. Se han identificado
más de 420 y su color varía de amarillo a anaranjado y rojo, una gran parte de ellos se
encuentran en las hojas verdes y sólo son visibles en invierno cuando la clorofila, que es
mucho más abundante, desaparece. Proporcionan color a los plátanos, jitomates, chiles,
papas, duraznos, zanahorias, trigo, maíz, soya, etc., así como, en muchas flores y algunas
algas, bacterias fotosintéticas, hongos y levaduras. Básicamente se encuentran en los tejidos
que realizan la fotosíntesis y los que se encuentran en los derivados de los animales superiores
provienen de los vegetales que consumen. Como son insolubles en agua no se pierden por la
lluvia ni por lixiviación. Son solubles en benceno, éter, acetona y otros compuestos no polares.
Antocianinas. Al igual que los flavonoides y las betalaínas son pigmentos hidrosolubles con
características de glucósidos. La estructura química básica de estas aglucosas es el ion flavilio
que consta de dos grupos aromáticos: un benzopirilio y un anillo fenólico. Por su posición
trivalente del oxígeno, el flavilio normalmente funciona como un catión. Los hidratos de carbono
que comúnmente se encuentran en ellas son la glucosa y la ramnosa, seguidos de la
galactosa, la xilosa y la arabinosa, y ocasionalmente, la gentiobiosa, la rutinosa y la soforosa;
todos ellos se unen a la antocianidina principalmente por medio del hidroxilo de la posición 3, y
en segundo término, de la 5 o de la 7. Cuando en una misma molécula de antocianina se
encuentran dos azúcares, éstos se localizan en los hidroxilos 3 y 5, produciendo una estructura
que generalmente es más estable que cuando sólo contienen un solo monosacárido.
antocianina
Se conocen unas 20 antocianinas, de las cuales las más importantes son la pelargonidina, la
delfinidina, la cianidina, la petunidina, la peonidina y la malvidina. Son responsables de los
colores rojo, anaranjado, azul y púrpura de las uvas, manzanas, rosas, fresas y muchos otros
productos de origen vegetal, principalmente, flores y frutos.
Cianidina
Los flavonoides son compuestos fenólicos abundantes en la naturaleza, se encuentran en
diversos frutos junto con las antocianinas ya que ambos grupos de pigmentos siguen un
proceso de biosíntesis común y tienen estructura química muy parecida.
Los flavonoides, generalmente son pigmentos de color amarillo y se encuentran en frutas como
las peras, fresas, manzanas, cerezas, duraznos, naranjas y limones. Entre los flavonoides
destacan los flavonoles que se encuentran en las cebollas y la miel (quercetinas), fresas
(kaempferina) y uvas (miricetina).
Rhamnocitrina
Miricetina
Kaempferol
Los flavonoides tienen una gran actividad química antioxidante ya que tienen la capacidad de
capturar radicales libres y de formar complejos con los iones metálicos e inhibe la oxidación de
la vitamina C en los alimentos, sin embargo, tienen el problema de ser poco solubles en los
lípidos. La rutina (es un flavonol derivado de la quercetina) reacciona con los iones fierro
formando complejos de color oscuro y con el estaño de coloraciones amarillas, estos se han
encontrado en los espárragos enlatados.
Pigmentos usados como colorantes en alimentos.
Nombre de la fuente
Nombre científico
Agente activo
Bixa orellana
Achiote, anato
Bixina (carotenoide)
Crocus sativus
Azafrán
Crocetina (carotenoide)
Beta vulgaris
Betabel
Betalaínas
Dactylopius
Cochinilla
Ácido carmínico
Curcuma longa
Cúrcuma
Curcumina
Capsicum annuum
Pimiento rojo
Capsantina (caroteno)
Daucus carota
Zanahoria
-caroteno (carotenoide)
Tagetes erecta
Zempasúchil
Luteína (carotenoide)
Enocianina
Polímeros de antocianinas
Plantas verdes
Clorofila
Sabor y aroma en los alimentos.
Los hábitos de alimentación de un pueblo están determinados en gran medida por el aroma y el
sabor de los productos que consume. Por esto, en el desarrollo de nuevos productos se
adicionan compuestos llamados aromatizantes, saborizantes, etc. para que se asemejen a las
características sensoriales que tienen los productos naturales. No es suficiente que se elaboren
con las mejores materias primas que tengan un valor nutritivo elevado sino que es importante
el color, el sabor y el aroma para el consumidor.
Aunque existe una relación muy estrecha entre el sabor y el aroma de los alimentos, difieren
en sus propiedades físicas y químicas, los sabores son compuestos de masa molecular
grande, no volátiles (por eso son detectados por los centros olfativos) y se encuentran en
menor cantidad que los relacionados con los aromas que son compuestos volátiles de menor
masa molecular que los que producen los sabores.
Para el consumidor no entrenado el sabor es una percepción global de los sentidos del gusto y
del olfato, y en muchas ocasiones hasta por estímulos visuales, táctiles, sonoros y de
temperatura.
La identificación del sabor se lleva a cabo en los corpúsculos gustativos distribuidos en la
lengua, en zonas más o menos definidas, pero existe un traslape: lo ácido se percibe
principalmente en los márgenes laterales del tercio posterior; lo amargo en las papilas de la
parte posterior; lo salado en la punta y en los lados; y lo dulce en la punta.
Aromas o sabores que se asocian con algunos ésteres.
Nombre
Fórmula estructural
Sabor o procedencia
Formiato de etilo
HCO2-CH2CH3.
Ron
Formiato de isobutilo
HCO2-CH2-CH-(CH3)2
Frambuesa
Acetato de n-pentilo o
CH3-CO2-(CH2)4-CH3
Plátano
acetato de n-amilo
Acetato de isopentilo o
CH3-CO2-(CH2)2-CH-(CH3)2
Pera
acetato de isoamilo
Acetato de n-octilo
CH3-CO2-(CH2)7-CH3
Naranja
Butanoato de metilo
CH3-(CH2)2-CO2-CH3
Manzana
Butirato de etilo
CH3-(CH2)2-CO2-CH2-CH3
Piña
Butirato de n-pentilo
CH3-(CH2)2-CO2-(CH2)4-CH3
Chabacano o albaricoque
2-aminobenzoato
de
C6H4(-CO2-CH3)(-NH2)
Uva
metilo
Salicilato de metilo
HO-(C6H4)-CO2-CH3
Aceite de Wintergreen o
aceite de gaulteria
El agua en los alimentos.
La presencia del agua en los alimentos y su concentración determinan en gran medida su
sabor y digestibilidad, así como la estructura física y la capacidad de manejo técnico del
material. Casi todos los procesos de deterioro de los alimentos dependen de la concentración y
movilidad del agua en el alimento, ya que la descomposición será causada por el crecimiento y
desarrollo de bacteria y mohos en los alimentos y por las reacciones enzimáticas y no
enzimáticas. A concentraciones bajas de agua, las pérdidas de calidad se producen
principalmente por reacciones autooxidativas y de deterioro físico. El alimento es más estable a
concentraciones bajas de agua.
La intensidad y rapidez de los diversos procesos de deterioro del alimento depende de la
concentración de agua, a menor concentración de agua el alimento es más estable. El
potencial del agua para participar en los procesos de deterioro de un producto alimenticio se
determina por la actividad del agua (aw) en el producto, mediante la ley de Raoult que se
expresa como: aw = Pp/Po = presión de vapor del agua a la temperatura del producto/presión de
saturación del agua a la misma temperatura. La actividad del agua en cualquier producto
depende de su composición química, del estado de agregación de sus constituyentes, del
contenido de agua y de la temperatura del producto.
Deterioro de los alimentos y la actividad del agua.
La actividad del agua (aw) tiene gran influencia sobre el deterioro de los alimentos y por lo tanto
sobre la vida de su almacenamiento. La reducción de la actividad del agua de un producto
alimenticio por deshidratación mejora su capacidad para ser almacenado y afecta su estado
fisicoquímico, su sabor y el costo del proceso de deshidratación.
Como el deterioro del alimento puede ser causado por diversos tipos de reacciones, no puede
establecerse una relación general entre la actividad del agua y el tipo de deterioro.
En el deterioro de los alimentos por microorganismos, el tiempo de almacenamiento es un
factor de gran importancia porque después de 3 o 4 días se puede observar el crecimiento de
microorganismos en los productos alimenticios con una elevada actividad del agua. Cuando la
actividad del agua es de 0.8 se requiere de 4 a 5 semanas para que el producto sea dañado
por los microorganismos, pero si aw = 0.65 o tiene valores menores a este, el tiempo para ser
dañado el producto se incrementa a meses.
El crecimiento de microorganismos en los alimentos se favorece cuando los valores de la
actividad del agua tiene valores de 1 a 0.65, para valores de a w entre 0.75 y 0.65 sólo crecen
cierto tipo de microorganismos como las levaduras osmofílicas.
Intervalos de actividad del agua y sus reacciones de deterioro de los alimentos
Intervalo de la actividad del
Tipo dominante de reacción
Tipo de posible reacción de
agua
de deterioro
deterioro
1-08
Crecimiento de
Reacciones enzimáticas
microorganismos
0.91
Bacterias
0.88
Levaduras
0.8
Mohos
0.8-0.65
Reacciones enzimáticas
Oscurecimiento no
(descomposición de grasas y
enzimático
0.75
reacciones de
Crecimiento de
oscurecimiento)
microorganismos
0.7
Levaduras osmófilas
0.65
Mohos xerofíticos
0.65-0.3
Reacciones de
Reacciones enzimáticas,
oscurecimiento no
autooxidación
enzimáticas
(reacciones de Millard)
0.3-0.0
Autooxidación, cambios
Reacciones de decoloración
físicos
no enzimática, reacciones
enzimáticas
Valor nutritivo de los alimentos.
Para estudiar el valor nutritivo de un alimento o de un grupo de alimentos se debe:
a) Examinar la composición de 100 g de la porción comestible del alimento y la cantidad de
desperdicio.
b) Calcular el tamaño de la porción promedio ingerida o proporcionada por quien suministra el
alimento.
c) Calcular la fracción de la ración diaria de los nutrientes que se encuentran en esta porción.
d) Considerar el nutriente principal que contiene el alimento y sus deficiencias.
e) Determinar qué otros alimentos deben consumirse en la misma comida para contrarrestar las
deficiencias.
f) Tomar en cuenta la digestividad y los efectos de la preparación del alimento; tomar en cuenta
puntos importantes como la calidad, etc.
Composición promedio de las carnes magras por 28 g de porción comestible.
Desper
Nicotidicio.
kcal Proteína Grasa (g) Ca (mg) Fe (mg)
B1
B2
namida
Tocino
Res
Carnero
Cerdo
Aves
( %)
12
23
26
18
33
(g)
94
53
39
98
36
3.6
5
4
4
5
9
3.6
2.5
9
2
3
3
3
3
4
0.4
0.8
0.7
0.5
0.4
(mg)
0.16
0.03
0.05
0.20
0.03
(mg)
0.05
0.05
0.06
0.05
0.04
(mg)
0.8
1.3
1.3
1.0
2.5
Sabores, condimentos y sazonadores.
Sabores y esencias.
La sola ingestión de un equilibrio completo de proteínas, carbohidratos, grasas, sales y
vitaminas, si no tiene un sabor adecuado, no satisface el apetito, ya que el alimento tiene una
función tanto social como nutricional en donde el sabor tiene una función importante. Los
componentes de una dieta pueden clasificarse en una de dos categorías principales: (1)
Elementos que son altamente nutritivos pero que carecen de un sabor intrínseco hasta que se
cocinan, por ejemplo, la carne, el pescado, los cereales, etc. (2) Elementos que tienen poco o
ningún valor nutricional pero cuyas propiedades de sabor son intensas, por ejemplo, frutas
aromáticas, verduras, hierbas y especias.
El arte culinario tiene el propósito de mezclar los componentes de los alimentos en un platillo
que sea atractivo y apetitoso a los sentidos.
Sabores adicionados.
Se utilizan dos aditivos básicos para fijar o dar sabor: la sal (cloruro de sodio) y el azúcar. Si se
emplean adecuadamente, cada uno de ellos puede intensificar los otros sabores
complementarios que estén presentes en el alimento. Los alimentos se clasifican en dulces y
en sabrosos (sápidos, que tienen sabor), la naturaleza del producto está determinado en gran
parte por los componentes principales presentes en el alimento. A los alimentos dulces se les
da sabor por adición de azúcar junto con jugos de frutas o esencias de sabor a frutas. En los
alimentos sápidos los sabores más importantes son los proporcionados por las hierbas y
especias culinarias.
Se adiciona sabor a los alimentos y a las bebidas por diversas razones: para dar una base de
sabor, por ejemplo, fresa a la jalea, menta a la crema de chocolate, etc.; para impartir una
característica de sabor distinta al producto base, por ejemplo, sabores de frutas en el yogurt;
para intensificar el sabor intrínseco que otra manera sería muy débil, por ejemplo, el sabor de
hongos en sopa de hongos; y para disminuir sabores intrínsecos objetables, por ejemplo, para
cubrir el sabor desagradable de la carboximetilcelulosa en los productos dietéticos.
La adición de sabores está determinada por la naturaleza del producto, el proceso de
fabricación, la vida de anaquel que se anticipa y las demandas del consumidor.
Naturaleza de los sabores.
Los sabores pueden ser de origen natural o una mezcla de extractos naturales con
componentes sintéticos o estar compuestos completamente por productos químicos sintéticos
en base seca o estar disueltos en un vehículo adecuado. Los productos líquidos de origen
natural por lo general se llaman esencias, por ejemplo, esencia de vainilla; mientras que los
productos fortificados o totalmente sintéticos se llaman sabores o saborizantes, por ejemplo,
sabor a fresa, a piña, a vainilla.
El químico de sabores busca proporcionar al producto final un sabor que tenga un alto nivel de
aceptación por el consumidor, sin importar su origen. Los sabores para alimentos, sin importar
la composición, se encuentran disponibles en el comercio como pastas, líquidos, dispersiones
o encapsulados, y la elección de cual utilizar depende de la naturaleza del producto final en el
que se incorpore.
Cualquier sabor debe ser inocuo para el consumidor; debe ajustarse al producto final tanto
técnica como estéticamente; debe cumplir con los requisitos legales del país en que se venda
el producto final; debe ser estable antes, durante y después de ser incorporado al producto;
debe resistir las condiciones adversas de almacenamiento; debe manejarse adecuadamente y
debe ser económico.
Los sabores están compuestos por sustancias con alto contenido aromático. Las materias
primas que se utilizan en sabores.
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Hierbas de origen natural, especias, vainilla, verduras aromáticas y frutas.
Preparadas directamente de fuentes naturales por procesos de extracción, destilación,
etc., incluyen aceites esenciales, oleorresinas, extractos, jugos de frutas.
Productos aislados preparados de sustancias de origen natural, por ejemplo, eugenol
del aceite de hojas de clavo.
Productos sintéticos preparados a partir de sustancias aisladas de materias naturales
como la vainillina.
Compuestos sintéticos idénticos a los existentes en la naturaleza, por ejemplo, el
isotiocianato de alilo en el aceite de mostaza.
Productos sintéticos que no existen en la naturaleza como la gamma undecalactona.
Potenciadotes de los sabores naturales, como el glutamato monosódico, los
ribonucleótidos.
Sales inorgánicas.
Principales componentes químicos de los alimentos.
Los organismos tienen estructuras, funciones y cierta organización para realizarlas. Las
reacciones químicas y biológicas que ocurren en ellos no ocurren al azar sino que son dirigidos
por un patrón de funcionamiento.
Todos los sistemas vivos requieren materia y energía para hacer funcionar al sistema
(desarrollar trabajo), para construirlo y repararlo, así como una estructura que tiene el patrón
que dirige la función.
En los organismos la fuente de energía – carbohidratos o grasa – se usa frecuentemente como
parte de la estructura y viceversa. Los azúcares son la fuente de energía más importante, pero
también se utilizan como materiales de construcción en las paredes celulares de las plantas.
También las grasas se usan para producir energía y son parte de las membranas que se
encuentran en las células. Los aminoácidos son unidades importantes de las proteínas
estructurales de la piel y de los tejidos conectivos, y también se utilizan como fuente de
energía.
Las interrelaciones de las partes de los sistemas vivos hacen muy compleja la relación entre
estructura y función.
Los principales componentes de los alimentos son los carbohidratos, las proteínas, los lípidos,
las vitaminas y los minerales.
Carbohidratos.
Se les conoce con el nombre de hidratos de carbono o carbohidratos porque se encontró que el
hidrógeno y el oxígeno estaban en relación de 2 a 1 (como en el H 2O), por ejemplo, para la
glucosa C6H12O6, se tiene C6[6(H2O)] y se consideró que tenían relación con el agua, aunque
en realidad su composición y propiedades no corresponden.
Los carbohidratos se consideran derivados aldehídicos (–CHO) o cetónicos (=C=O) de
alcoholes polihidroxilados o anhídridos de estos derivados. Su fórmula general es (CH2O)n, por
lo que se les llamaba hidratos de carbono. Son sólidos, generalmente cristalinos, solubles en
agua, con puntos de fusión bajos y se descomponen por calentamiento. Realizan muchas
funciones vitales en los organismos vivos, que sirven de estructura esquelética en plantas,
insectos y crustáceos, y como estructura exterior en los microorganismos. En los órganos de
almacenamiento de las plantas y en el hígado y músculos de los animales los carbohidratos
constituyen una reserva importante alimenticia. En todos los organismos la mayor parte de la
energía para las actividades metabólicas de la célula la obtienen de la oxidación de los
carbohidratos.
Es importante recordar que los 4 enlaces covalentes de un átomo de carbono están orientados
hacia los vértices de un tetraedro regular, es decir, están orientados en las 3 dimensiones del
espacio y forman entre sí un ángulo de 109.5o y esto nos sirve para explicarnos la isomería
óptica de las moléculas. También que los átomos de carbono se pueden enlazar por medio de
enlaces covalentes y formar cadenas. Estas propiedades del átomo de carbono hacen posible
que se pueda formar un número casi ilimitado de compuestos con carbono.
La glucosa tiene la fórmula molecular C6H12O6, por tener 6 átomos de carbono se clasifica
como hexosa; en su fórmula estructural 5 de los 6 átomos de carbono y un átomo de oxígeno
forman un hexágono. Los demás átomos de la molécula se distribuyen hacia abajo y hacia
arriba del plano del anillo. Otras hexosas son la galactosa (azúcar de la leche) y la fructosa
(azúcar de la miel) y tienen la fórmula molecular C6H12O6 pero tienen diferente fórmula
estructural, es decir, son isómeros.
La maltosa (C12H22O11) se puede formar al reaccionar 2 moléculas de glucosa y eliminar una
molécula de agua, como está formada por 2 unidades se clasifica como disacárido, así como,
también la sacarosa (glucosa-fructosa) y la lactosa (glucosa-galactosa).
Todos los azúcares son solubles en agua debido a sus numerosos grupos hidroxilo que tienen
sus moléculas. La polaridad generada por los átomos de oxígeno (muy electronegativo) permite
la fácil atracción de las moléculas de agua. Los carbohidratos y las proteínas son insolubles en
los solventes no polares.
Son carbohidratos la sacarosa (azúcar o azúcar de caña), glucosa, fructosa, lactosa, maltosa,
xilosa (azúcar de madera), inositol (azúcar muscular), azúcar trealósico (disacárido que no
tiene grupos aldehídos libres que no reduce al reactivo de Fehling, como sucede con la
trealosa y la sacarosa).
Los azúcares pueden identificarse mediante los reactivos de Fehling, de Benedict, de Tollens
y de Selivanof (Seliwanow), para hexosas, cetohexosas y aldohexosas produce coloración roja.
Los azúcares son un combustible muy importante para los seres vivos y su solubilidad en el
agua permite el transporte rápido en los fluidos corporales. La glucosa es el azúcar de la
sangre de los humanos.
La hidrólisis de la maltosa (disacárido) en glucosa libera 4 kcal/mol y se representa como:
C12H22O11 + H2O  2 C6H12O6
G = – 4 kcal/mol.
La mayor parte de la energía libre de Gibbs almacenada en los almidones, las proteínas y las
grasas se encuentra todavía encerrada en azúcares, aminoácidos, ácidos grasos y glicerol.
Los carbohidratos son compuestos de fórmula general CnH 2nOn, pertenecen a este grupo los
azúcares, el almidón y la celulosa; tienen un grupo aldehído o cetona adyacente a un grupo
HOHC– que reduce al hidróxido de cobre II a cobre I.
R–CHO + 2 Cu(OH)2  R–COOH + Cu2O + H2O
El Cu2O tiene un color de amarillo a rojo, dependiendo del tamaño de la partícula. El Cu(OH) 2
es insoluble en agua pero se mantiene en solución el ion Cu 2+ debido a la formación de un ion
complejo con el ion tartrato (reactivo de Fehling) o con el citrato (reactivo de Benedict).
Azúcares reductores. Son los más comunes y actúan como agentes reductores porque en su
molécula tiene radicales de función aldehídicos (–CHO) o cetónicos (=C=O) libres o
potencialmente libres. Sus propiedades reductoras de estos carbohidratos se ponen de
manifiesto al reducir a los iones metálicos (principalmente el cobre y la plata) en solución
alcalina. Un carbohidrato que reacciona con el ion Ag 1+ o con el ion Cu2+ recibe el nombre de
azúcar reductor ya que la reducción del metal provoca la oxidación del aldehído. Esto se
representa con la ecuación química:
RCH=O + 2 Cu2+ (solución azul) + 5 OH–1  RCOO–1 + Cu2O (precipitado rojo) + 3 H2O
La reacción más común de identificación de azúcares reductores es la del reactivo de Benedict,
el ion cúprico Cu2+ se mantiene en solución como un complejo de citrato alcalino. Cuando el ion
Cu2+ se reduce y se transforma en el ion Cu1+ que tiene carácter insoluble, y se precipita el
Cu2O de la solución alcalina como un sólido de coloración que va de amarillo a rojo. El azúcar
reductor se oxida, se fragmenta y se polimeriza en la solución de Benedict, que es fuertemente
alcalina.
Reacción de oxidación de carbohidratos. El grupo aldehídico de las aldohexosas se oxida
con facilidad produciendo el ácido carboxílico correspondiente, es decir, el ácido
monocarboxílico que se produce se conoce como ácido aldónico. Por ejemplo, a partir de la
galactosa (D-galactosa, aldohexosa componente del disacárido lactosa y de ciertas pectinas,
gomas y de galactolípidos) se produce el ácido galactónico. Esto sucede con un pH neutro y
utilizando agentes oxidantes suaves o enzimas. En presencia de oxidantes fuertes como el
HNO3 se oxida tanto el grupo funcional aldehído como el grupo funcional alcohol primario
produciendo un ácido dicarboxílico o aldárico correspondiente, es decir, el ácido galactárico.
Uno de los productos de oxidación más importantes de los monosacáridos es el ácido
monocarboxílico, el cual se por oxidación exclusiva de la función alcohólica primaria. Esta
reacción se lleva a cabo por medio de enzimas específicas. El producto es un ácido urónico (el
ácido galacturónico). Los ácidos urónicos son componentes de muchos polisacáridos y del
humus.
Los reactivos de Fehling (A +B) y el de Benedict sirven para identificar azúcares reductores.
El reactivo de Benedict es reducido por: la glucosa, sacarosa, a-hidroxialdehídos, ahidroxicetonas y a-cetoaldehídos.
Los derivados de la hidrazina (fenilhidrazina y el hidrazobenceno), la fenilhidroxilamina y el paminofenol se oxidan con el reactivo de Benedict.
El reactivo de Benedict no es reactivo general para oxidar aldehídos sencillos alifáticos o
aromáticos. Los alcoholes primarios, secundarios y terciarios o glicoles o sólo el grupo ceto no
se oxidan con el reactivo de Benedict.
Los carbohidratos se encuentran en el pan, arroz, jugos de frutas, tortilla, etc.
Polisacáridos.
Los almidones son polímeros de la glucosa y están formados tanto por cadenas lineales no
ramificadas (integradas por varios cientos de unidades de glucosa) como por cadenas
ramificadas que completan un conjunto de varios millares de unidades de glucosa. Cuando la
cadena tiene ramificaciones, se enlaza una cadena corta (generalmente contienen alrededor de
12 moléculas de glucosa) al átomo de carbono 6 (el átomo de carbono que sale del anillo)
después de cada 12 glucosas a lo largo de la cadena de 2000 o 3000 moléculas de glucosa.
Se les llama polisacáridos porque están formados por muchas unidades de glucosa.
Los almidones son insolubles en agua, por lo que se utilizan como depósito de reserva de
glucosa. Tanto las plantas como los animales transforman los excesos de glucosa en almidón
para su almacenamiento. El arroz, el trigo y el maíz son fuentes importantes de almidón para la
nutrición de los humanos.
El almidón almacenado en las células animales se le llama glucógeno y difiere ligeramente del
almidón vegetal en cuanto a sus propiedades. Todas las moléculas de glucógeno están
ampliamente ramificadas y no tiene cadenas lineales como las del almidón vegetal. El
glucógeno se almacena en el hígado, en los músculos, en la yema de huevo y en los hongos.
La hidrólisis del almidón es un proceso que requiere de la presencia de agua y de las enzimas
llamadas amilasas. También se le conoce como digestión del almidón. Con la ayuda de las
amilasas las moléculas de agua rompen el enlace de oxígeno liberando a las moléculas de
glucosa. Se representa con ecuación química:
[C12H20O10]n [nH2O, H+] n C12H22O11  [n H2O, H+] 2n C6H12O6.
Almidón (polisacárido)  maltosa (disacárido)  (glucosa monosacárido)
Celulosa.
Las hexosanas son polímeros de una hexosana (C 6H10O6)n, los miembros más importantes de
este grupo son las glucosanas o polímeros de la glucosa, entre los que se encuentra la
celulosa, el almidón y el glucógeno.
La celulosa, (C5H10O6)n, es abundante en los vegetales como materia estructural y se le
considera como producto de la condensación de moléculas de celobiosa. La celulosa se
presenta relativamente pura en el algodón y en la médula del saúco. En la madera y corteza de
los árboles se encuentra asociada principalmente con pentosanas y a esta forma de celulosa
se le llama hemicelulosa.
Celulosa
La determinación de la masa molecular de la celulosa por viscosidad, centrifugación y presión
osmótica se obtienen valores de 300 000 a 500 000 g/mol, lo que indica que tiene de 1600 a
2700 unidades de beta-D-glucosa.
La celulosa al igual que los glicéridos, como tiene radicales OH-, puede producir ésteres
(principalmente con los ácidos nítrico, acético y benzoico) y éteres. También forma ésteres con
ácidos grasos como el esteárico y el palmítico.
La celulosa con el ácido nítrico (HNO 3) en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4) produce
nitrocelulosas de composición variable, por ejemplo, la nitrocelulosa o algodón pólvora, que
es una mezcla de dinitrato y trinitrato de celulosa, (C 6H7O5(NO3)3)n. Se emplea en la fabricación
de la pólvora y de explosivos. A la solución de nitrato de celulosa en una mezcla de alcohol y
éter se le llama colodión. El nitrato de celulosa plastificado con el alcanfor constituye el
celuloide.
La celulosa con el ácido acético produce acetatos de celulosa, siendo el más importante el
triacetato de celulosa (C6H7O5(O·OC-CH3)3)n, que se emplea en la fabricación de ciertas
variedades de seda artificial; para la preparación de barnices impermeables; plastificado con
alcanfor se emplea en la fabricación de películas cinematográficas llamadas “ininflamables”.
La celulosa con hidróxido de sodio y sulfuro de carbono produce un éster llamado xantato de
sodio y celulosa o ditiocarbonato de sodio-celulosa, (C6H9O4·O·CS2Na)n, este éster se emplea
en la fabricación de la seda artificial llamada seda viscosa o xantato y también en la
fabricación del celofán.
Los éteres, metil celulosa y el etilcelulosa, se utilizan en la fabricación de barnices, lacas,
resinas, tintas de imprenta, aislantes eléctricos, etc.
La celulosa con el ácido sulfúrico forma el llamado “amiloide” que se usa en la fabricación de
papel pergamino. El amiloide con el lugol produce una coloración azul característico de los
almidones.
La celulosa pura es una masa blanca amorfa, de densidad 1.4 g/mL., es soluble en una
solución amoniacal de óxido de cobre (reactivo de Schweitzer) e insoluble en casi todos los
solventes ordinarios.
Como la celulosa es el material estructural de las plantas, probablemente sea la molécula más
abundante en la biosfera. La madera es gran parte celulosa y el algodón y el papel son casi
pura celulosa.
A la celulosa encontrada en los animales tunicados se le llama “tunicina” y es idéntica a la
celulosa vegetal.
Tanto el almidón como la celulosa son un polisacárido de la glucosa, pero tienen diferencias
estructurales. La orientación de los enlaces que unen el carbono número 1 de una glucosa al
carbono 4 de la glucosa siguiente, es diferente a la del almidón. Mientras que en el almidón
ambos enlaces covalentes parten del átomo de oxígeno se dirigen hacia arriba del plano de los
anillos, en la celulosa el enlace del carbono 1 se dirige hacia abajo del plano del anillo. El
enlace del carbono número 4 es igual al del almidón. Además, no tiene cadenas laterales la
celulosa como los tiene el almidón.
Todo lo anterior, provoca grandes diferencias en sus propiedades. Por la orientación de los
enlaces, los anillos de la glucosa en la molécula de la celulosa, están ordenados linealmente, lo
que la hace una molécula larga y rígida. La ausencia de cadenas laterales permite que las
moléculas lineales se puedan alinear unas junto a otras. La presencia de muchos grupos
hidroxilo (-OH) y la presencia del átomo de oxígeno (electronegativo) en el anillo facilita la
formación de enlaces de hidrógeno (puentes) entre las cadenas adyacentes, lo cual produce la
formación de fibras rígidas y alargadas. Esto hace que sea propicio como material de
construcción de las paredes de las células vegetales.
El almidón es la forma de almacenamiento más importante de carbohidratos de los vegetales.
Casi todos los almidones son una mezcla de un polisacárido de cadena lineal llamado amilosa,
y un polisacárido de cadena ramificada llamado amilopectina. Por ejemplo, el almidón de maíz
contiene 20 % de amilosa y 80 % de amilopectina.
Amilopectina
La amilosa se forma en la planta por la producción de agua a partir de un grupo hidroxilo
glucosídico de una molécula de alfa-D-glucosa y el grupo hidroxilo alcohólico en el carbono 4
de la molécula adyacente de alfa-D-glucosa.
Los polisacáridos que existen en la naturaleza pueden tener 2 funciones estructurales o una
de reserva de energía. Todos los polisacáridos pueden hidrolizarse por la acción de ácidos o
por la de enzimas y produce monosacáridos y a los derivados de ellos. La D-glucosa es la
unidad monomérica del almidón, del glucógeno y de la celulosa, es el carbohidrato que actúa
como estructura básica en la biosfera.
El polisacárido de reserva de las plantas superiores es el almidón y consta de 2 componentes
en cantidades variables: la amilosa y la amilopectina. La amilosa está formada por D-glucosa
en forma lineal por enlaces a-1-4, presenta una terminal reductora y otra no reductora, su peso
molecular puede variar desde unos cuantos miles hasta 150 000 g/mol. La amilosa con el yodo
produce una coloración azul característico debido a la capacidad del yodo de ocupar una
posición en el interior de la espiral helicoidal de las unidades de glucosa, que forma la amilosa
en suspensión acuosa. La amilopectina es un polisacárido ramificado que con el yodo produce
una coloración púrpura rojizo. La amilopectina de la papa puede tener una masa molecular de
500000 g/mol o más.
La enzima a-amilasa que se encuentra en el tracto digestivo de algunos animales (en la saliva
y el jugo pancreático) hidroliza la cadena lineal de la amilosa, por un ataque en los enlaces a-14, al azar, a través de toda la cadena, lo cual determina la producción de una mezcla de
maltosa y de glucosa. La enzima b-amilasa que se encuentra en las plantas, ataca la terminal
no reductora de la amilosa y produce unidades de maltosa.
La amilopectina también puede ser atacada por la a y la b amilasas pero estas enzimas no
pueden hidrolizar los enlaces glucosídicos a -1-4 que se encuentran cerca de un punto de
ramificación en la amilopectina, ni tampoco los enlaces a-1-6. Por lo que, el producto de estas
enzimas es un núcleo altamente ramificado llamado dextrina límite de la amilopectina original.
La enzima a-1-6 glucosidasa, de carácter desramificante puede hidrolizar los enlaces
correspondientes a los puntos de ramificación.
El polisacárido de reserva en los tejidos animales es el glucógeno, su estructura es similar a
la de la amilopectina ya que también corresponde a un homopolisacárido ramificado constituido
por unidades de glucosa. Pero está mucho más ramificado que la amilopectina. El glucógeno
se hidroliza por la acción de la a y de la b amilasas produciendo glucosa, maltosa y una
dextrina límite.
El polisacárido estructural más abundante es la celulosa, se encuentra en las paredes
celulares de las plantas un homopolisacárido lineal compuesto de unidades de Dglucopiranosa. La madera se compone principalmente de celulosa y de otro polímero, la
lignina. Otros polisacáridos estructurales son las hemicelulosas y las pectinas (contienen
arabinosa, galactosa y ácido galacturónico).
La quitina es el polisacárido estructural que constituye el caparazón de los crustáceos y la
epidermis de los insectos, es un homopolímero de la N-acetil-D-glucosamina.
Reacciones de identificación de carbohidratos.
Reactivos: Fehling (A y B), Benedict. Para identificar la presencia de azúcares reductores.
Al hacer reaccionar un azúcar con el reactivo de Fehling, la formación de un precipitado rojo
indica la presencia de un azúcar reductor.
Al hacer reaccionar un azúcar con el reactivo de Benedict, la formación de un precipitado
amarillo o amarillo verdoso, indica la presencia de un azúcar reductora.
RCH=O + 2 Cu2+ (solución azul) + 5 OH–1  RCOO–1 + Cu2O (precipitado rojo) + 3 H2O
El reactivo de Benedict es un oxidante selectivo, por el ion cobre está unido a un ion complejo.
Se puede detectar glucosa en agua a concentraciones hasta de 0.01 % o en orina, el
precipitado que se forma puede ser de color rojo o amarillo o amarillo verdoso dependiendo de
la naturaleza y la cantidad del agente reductor.
Reacciones de compuestos con el grupo carbonilo.
El grupo carbonilo (=C=O) está presente en los aldehídos (–CHO), cetonas (=C=O), ácidos
carboxílicos (–COOH), ésteres (R–COO–R´) y algunos otros compuestos. Muchos de estos
compuestos son importantes en procesos comerciales y biológicos. Muchos aldehídos y
cetonas son comunes en la natruraleza y tienen olor y sabor agradables, por ejemplo,
benzaldehído (aceite de almendras), cinamaldehído (canela), vainillina (semilla de vainilla),
carvona (aceite de yerbabuena) y jazmona (aceite de jazmín).
Los aldehídos se oxidan fácilmente produciendo un grupo carboxilo (contracción de carbonilo
hidroxilo, –C(O)–OH o –COOH) incluso con agentes poco oxidantes como el reactivo de
Tollens (solución amoniacal de nitrato de plata) y el reactivo de Fehling (solución alcalina de
sulfato cúprico y tartrato sódico, forma tartratos complejos con el ion cobre) y reactivo de
Benedict (solución alcalina de sulfato cúprico y citrato sódico, forma citrato complejo con el ion
cobre).
La oxidación de un aldehído con el reactivo de Fehling o el de Benedict (estos reactivos se
usan para identificar presencia de azúcar en la orina) producen un precipitado rojo de óxido
cúprico:
RCHO + 2 Cu2+ (complejo) NaOH RCOO–Na+ + Cu2O
Aldehído + solución de Fehling
sal ácida + pp. rojo.
o de Biuret (color azul)
La oxidación de un aldehído con el reactivo de Tollens produce un precipitado de plata
metálica:
RCHO + 2 Ag(NO3)+2 + 2 OH–  RCOO–NH4+ + 2 Ag + 3NH3 + H2O.
Aldehído + reactivo de Tollens (incoloro)  sal ácida
Los azúcares que contienen grupos libres o potenciales aldehídicos o cetónicos en la
estructura de tipo hemicetal se oxidan en solución alcalina por los iones Cu 2+ y Ag+. Pruebas de
Fehling y Benedict o espejo de plata. Los azúcares que sufren oxidación en estas reacciones
se llaman azúcares reductores.
Todos los azúcares reductores capaces de reducir a los iones Cu 2+ a Cu1+ son oxidados. Si el
grupo aldehídico de la glucosa se oxida a grupo carboxílico por un agente oxidante débil como
el NaOBr, se produce el ácido glucónico. La oxidación del grupo alcohol primario, por agentes
químicos o por enzimas, produce ácido glucurónico. La oxidación posterior con HNO 3
concentrado transforma a los dos grupos extremos en grupos carboxílicos, como en el ácido
sacárico.
Lípidos.
Los lípidos son un grupo de sustancias naturales que forman parte de los tejidos animales y
vegetales, que son insolubles en agua y solubles en éter. Comprende los glicéridos, contenidos
en las grasas naturales y los ésteres que tienen propiedades análogas.
Cuando se machacan y muelen materiales vegetales o animales y se mezclan con solventes
no polares, tales como el benceno, el cloroformo o el tetracloruro de carbono (solventes de
grasas), a la porción que se disuelve en estos solventes se clasifica como lípido. Dependiendo
del origen de la planta o del animal la variedad de los componentes del material lípido es tan
grande que resulta difícil dar una definición estructural adecuada. Incluidas en el grupo, se
pueden encontrar grasas neutras, fosfolípidos, alcoholes alifáticos, ceras, esteroides, terpenos
y algunos lípidos derivados de la hidrólisis parcial o total de algunos de los compuestos
anteriores.
Se clasifican en lípidos simples aquellos que contienen ácidos grasos y algún tipo de alcohol
con el cual se esterifican, como el glicerol en el caso de las grasas neutras y de alcoholes de
mayor peso molecular en las ceras. Son los glicéridos (ésteres cuyo alcohol es la glicina), los
céridos (con alcoholes superiores), los estéridos (como alcohol, un esterol) y los etólidos
(ésteres de ácido-alcohol, como algunas ceras de coníferas). Lípidos complejos: aquellos que
contienen además del alcohol y los ácidos grasos, otras sustancias como ácido fosfórico y
alcoholes, muchas veces aminados. Son los fosfolípidos, los fosfoaminolípidos como las
lecitinas y cefalinas (ácido fosfórico con alcohol polivalente y amino-alcohol) y los cerebrósidos
con fósforo pero con nitrógeno (ácido graso, azúcar y esfingosina).
En los lípidos derivados se incluyen aquellas sustancias que se obtienen por hidrólisis de los
lípidos simples o de los compuestos.
Los glicéridos son ésteres de la glicerina y los ácidos grasos. Las grasas son mezclas naturales
de glicéridos mixtos, es decir, glicéridos en los que los 3 ácidos que esterifican a la glicerina
son diferentes. Las grasas de origen animal constituyen el tejido adiposo y en los vegetales se
encuentran principalmente en los frutos y semillas.
Propiedades físicas y químicas.
Los lípidos son ésteres de ácidos grasos y glicerol (glicerina), que a temperatura ambiente
pueden ser líquidos (aceites), pastosas (mantecas) y sólidos (sebos). Tienen punto de fusión
bajo, son insolubles en agua, ligeramente solubles en alcohol (a excepción del aceite de ricino,
que es soluble) y solubles en éter, cloroformo, disulfuro de carbono, tetracloruro de carbono,
benceno, xileno, petróleo, alcohol caliente, acetona caliente o en compuestos no polares. Sus
propiedades químicas y físicas están determinadas principalmente por la naturaleza de sus
ácidos grasos (saturados, insaturados, ramificados, con grupos hidroxilo o con estructura
cíclica al final de la cadena).
Las grasas naturales puras son incoloras, con el agua forman emulsiones, que se estabilizan
con el jabón. Si sobre el agua disponen de superficie se forman capas monomoleculares, que
producen el fenómeno de difracción de la luz (irisación). No son arrastradas por el vapor de
agua, a excepción de los aceites volátiles como los de las esencias.
Las grasas por acción de los álcalis o de los ácidos o del vapor de agua sobre calentado se
saponifican produciendo glicerina y ácidos grasos (con los álcalis forman jabones).
El punto de fusión de las grasas varía con su naturaleza y en términos generales el punto de
fusión es tanto más bajo cuanto mayor cantidad de oleína contiene la grasa.
Puntos de fusión de algunas grasas: grasa humana, pf. = 17.5 oC; mantequilla, pf = 28 a 33oC;
grasa de puerco, pf = 36 a 46oC; sebo de buey, pf = 42 a 49oC y sebo de carnero, pf = 44 a
45oC.
Algunas grasas tienen olor característico como: linaza, coco, pescados, mantequilla, etc. y dan
la sensación “grasosa” al tacto (untuosidad). Dejan mancha sobre el papel. Sus puntos de
fusión y de solidificación se determinan preferentemente a los ácidos grasos aislados. Su
densidad se mantiene dentro de límites muy cercanos de 0.91 a 0.93 g/mL a excepción del
aceite de ricino que tiene un densidad de 0.96 g/mL, y lo mismo sucede con su viscosidad.
Los triglicéridos: lípidos simples.
El grupo de los lípidos más abundantes en los vegetales y los animales es el de los triglicéridos
o lípidos simples. Son materiales como el sebo, la manteca, la mantequilla, los aceites de oliva,
de maíz, de algodón, de linaza, de coco y de soya. Sus moléculas consisten en ésteres de
trihidroxialcohol, glicerol, con varios ácidos grasos de cadena larga. Se considera que una
molécula típica de triglicérido contiene una unidad de 3 ácidos grasos diferentes, en lugar de un
mismo ácido graso.
Las grasas y los aceites son mezclas de diferentes moléculas de glicéridos, las diferencias se
deben a los ácidos grasos específicos incorporados, no a las características estructurales
generales. Así, por ejemplo, no es posible escribir la estructura del aceite de semilla de
algodón, a no ser que sólo sea para describir cómo es una molécula típica.
Por ejemplo, un lípido simple, las ceras, R–O– (CO)–R´, por hidrólisis produce ácidos grasos de
cadena larga y alcoholes de cadena larga. Son fuentes la cera de abeja, la cera sobre pétalos
de flores y epicarpio de los frutos.
Los lípidos son compuestos orgánicos hidrófobos, por lo que son poco solubles en agua. Los
principales grupos son las grasas, los fosfolípidos y los esteroides. En las células vivas se
encuentra gran variedad de lípidos.
La molécula de grasa está formada por 4 partes, una molécula de glicerol y 3 moléculas de
ácidos grasos. Cada ácido graso consta de una cadena de hidrocarburos con un grupo
carboxílico (–COOH, función ácido orgánico) en un extremo. La molécula de glicerol (C3H8O3)
tiene 3 grupos hidroxilo (–OH) y cada uno de estos puede reaccionar con el grupo carboxilo de
un ácido graso igual o diferente, produciendo una molécula de agua de cada nuevo enlace. Los
ácidos grasos pueden ser iguales o diferentes y pueden contener de 4 hasta 24 átomos de
carbono y casi siempre son pares. En las grasas animales los ácidos grasos más comunes son
el palmítico de 16 átomos de carbono y el esteárico de 18 átomos de carbono.
Algunos ácidos grasos tienen uno o más enlaces dobles entre átomos de carbono en su
molécula. Las grasas que se producen a partir de estos ácidos grasos se les llama grasas no
saturadas y tienen puntos de fusión más bajos que las grasas saturadas. La mayoría de las
grasas no saturadas son líquidas a temperatura ambiente y se les llama aceites. Por ejemplo,
aceite de oliva, de maíz, de cártamo, de cacahuate, de algodón y de sésamo. Las grasas
vegetales tienden a ser no saturadas mientras que las grasas animales tienden a ser
saturadas. La dieta rica en grasas saturadas propician el desarrollo de enfermedades
cardiovasculares y las grasas no saturadas parece no tener efecto en ello.
Una grasa animal es la estearina y su fórmula condensada es C 57H110O6. La relación de átomos
de hidrógeno a átomos de oxígeno indica que es una molécula muy reducida. El enlace
covalente C–C tiene una energía de enlace de 80 kcal/mol y el enlace C–H tiene una energía
de enlace de 98 kcal/mol. Son enlaces relativamente débiles. Esto significa que las grasas son
depósitos ricos en energía potencial.
Las pequeñas diferencias de electronegatividad hace que las moléculas de las grasas sean de
carácter no polar (son apolares), por lo que son moléculas hidrofóbicas e incapaces de
asociarse con las moléculas agua que son polares. Por esto, al mezclar agua y aceite se
separen en capas.
Al hacer reaccionar una grasa con una base fuerte (NaOH), se rompen los enlaces entre los
ácidos grasos y el glicerol. Los iones hidroxilo (–OH) del álcali completan la molécula de
glicerol y el ion metálico (sodio, Na+) es atraído por el grupo carboxílico de cada ácido graso.
Por ejemplo, si reacciona una molécula de tripalmitato de glicerilo (aceite de palma) con
hidróxido de sodio se producen 3 moléculas de palmitato de sodio (jabón) y una molécula de
glicerol.
El ácido butírico (CH3–CH2–CH2–COOH) al reaccionar con el glicerol (HO–CH2–CH(OH) –
CH2OH) produce 3 moléculas de agua y una de tributina (componente de la mantequilla).
En los análisis de las grasas se hacen una serie de determinaciones que proporcionan los
llamados índices, como el de saponificación, de acidez, de yodo, etc.
Índice de saponificación (I.S.). Los lípidos se pueden identificar mediante la saponificación.
Se llama índice de saponificación a la cantidad de hidróxido de sodio necesaria para formar
jabón. Es el número de miligramos de hidróxido de potasio que se requieren para neutralizar
los ácidos libres y saponificar los ésteres de 1 gramo de grasa. Se expresa mediante la
ecuación: I.S. = 28 (n – n´)/p, donde n es el número de mililitros de solución acuosa 0.5 N de
hidróxido de potasio con que se hierven los p gramos de la grasa para saponificar y n´ es el
número de mililitros de solución acuosa 0.5 N de ácido sulfúrico que se utilizan para neutralizar
el exceso de álcali.
El índice de saponificación, que se mantiene dentro de ciertos límites, permite descubrir
alteraciones como la adición de aceites minerales (provoca una disminución considerable del
índice de saponificación).
Índice de acidez (I. A.). El índice de acidez de una grasa, se define como el número de
miligramos de hidróxido de potasio que se requieren para neutralizar los ácidos libres de 1
gramo de grasa. Se expresa mediante la ecuación: I.A. = 28 n/p, donde n representa el número
de mililitros de solución acuosa 0.5 N de hidróxido de potasio utilizados para la neutralización y
p el peso de la muestra.
El índice de acidez de un lípido aumenta con el enranciamiento y cuando sobre pasa ciertos
límites, la grasa no es propia para la alimentación.
Índice de yodo (I.I.).
Índice de yodo es el número de gramos de yodo que se combinan con 100 gramos de grasa en
condiciones específicamente determinadas. Está en relación con el mayor o menor grado de
insaturación de los ácidos grasos (prueba de insaturación) y alcanza valores hasta de 200 en
aceites secantes.
En general, mientras más bajo es el punto de fusión de la grasa, más alto es el índice de yodo.
Por ejemplo, los índices de yodo para las grasa: humana, 57 a 66; mantequilla, 26 a 38; de
puerco, 50 a 70; sebo de buey, 35 a 45 y sebo de carnero de 32 a 46.
Composición de grasas animales.
Tanto las grasas animales como las vegetales son mezclas de triglicéridos.
Grasa humana, contiene principalmente: tripalmitina y dioleoestearina.
Grasa de buey, contiene: dipalmito-oleína, dipalmito-estearina, oleopalmito-estearina y palmitodiestearina.
Grasa de puerco, contiene los siguientes ácidos: oleico, esteárico, palmítico, láurico, mirístico y
linoléico.
Aceite de tortuga, contiene los ácidos: oleico, esteárico, palmítico y clupanodónico.
Aceite de ballena, contiene los ácidos: oleico, palmítico, palmito-oleico, araquidónico y
clupanodónico.
Ácidos más comunes que se obtienen de las grasas.
Nombre común
Número de
Fórmula estructural
Punto de fusión oC
Carbonos
Saturados:
Láurico
12
CH3-(CH2)10-COOH
44
Mirístico
14
CH3-(CH2)12-COOH
58
Palmítico
16
CH3-(CH2)14-COOH
63
Esteárico
18
CH3-(CH2)16-COOH
70
Araquídico
20
CH3-(CH2)18-COOH
77
Insaturados:
Oleico
18
CH3–(CH2)7–CH=CH(CH2)7–
13
COOH (cis)
Linoleico
18
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=C
–5
H(CH2)7-COOH (cis) (cis)
Linolénico
18
CH3CH2CH=CHCH2CH=CH
– 11
CH2CH=CH(CH2)7–COOH
(todo cis)
Grasas vegetales.
Aceite de olivo contiene: oleína, linoleína y palmitina.
Aceite de lino contiene: linoleína, linolenina y oleína.
Aceite de ricino contiene: ricinoleína, estearina, y dioxiestearina.
Aceite de algodón contiene: palmitina, oleína, linoleína, araquidina y estearina.
Aceite de palma contiene: laurina, oleína, linoleína, miristina y palmitina.
Manteca de coco contiene: laurina, miristina y palmitina.
Proteínas.
El químico alemán Emil Hermann Fischer (9-10-1852=15-7-1919) y el botánico alemán Wilhelm
Friedrich Hofmeinster (18-V-1824-12-I-1877) independientemente propusieron en 1902, que las
proteínas se formaban por eliminación de agua del grupo a amino o del grupo a imino de un
aminoácido y el grupo carboxilo terminal del aminoácido adyacente, de donde resulta el enlace
llamado enlace peptídico. En las moléculas de las proteínas se considera como característica
fundamental el enlace peptídico.
Todos los aminoácidos contienen, por lo menos, un átomo de carbono asimétrico (tiene ligados
4 grupos diferentes); excepto la glicina (ácido aminoacético, H 2N–CH2–COOH).
Los aminoácidos son ácidos orgánicos que contienen un grupo amino o un grupo imino en el
átomo de carbono alfa. La citrulina es el aminoácido de la sandía, la hidroxisina del colágeno
y la lantionina de los hidrolizados de la lana.
Las funciones de las proteínas en los organismos es proporcionar energía, catalizan
reacciones químicas, transportan sustancias en la sangre, intervienen en la contracción de los
músculos, ayudan a mantener el equilibrio de líquidos y el equilibrio ácido-base en los
organismos. Los carbohidratos y las proteínas son insolubles en los solventes no polares.
Cerca del 50 % del peso seco de la materia viva está compuesto por proteínas. Los tipos y
funciones de las proteínas son tan variados como las funciones de la vida misma. Los miles de
catalizadores que hacen posible las reacciones químicas de la materia viva son proteínas y se
llaman enzimas. Las proteínas son las responsables del movimiento de los seres vivos y del
transporte de muchos compuestos a través del sistema circulatorio. Por ejemplo, la
hemoglobina transporta el oxígeno y el bióxido de carbono en la sangre. El colágeno y la
elastina proporcionan la fuerza y la elasticidad del tejido conectivo de la piel y de los
ligamentos. La queratina es la proteína de las uñas y del pelo. También los anticuerpos,
moléculas diversas que pueden reconocer e inactivar casi cualquier sustancia extraña que
penetre al organismo, son proteínas. La coagulación de la sangre requiere de la interacción de
varias y diferentes proteínas.
Las proteínas son macromoléculas y las menores tienen una masa molecular del orden de
6000 g/mol. Están formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. La beta
lactoglobulina es una proteína de la leche de fórmula C1642H2652O492N420S18 y masa molecular
de 36 684 g/mol.
Las proteínas son polímeros lineales cuyo monómero es un aminoácido, en la mayoría de las
proteínas están presentes 20 aminoácidos diferentes y las cadenas típicas están formadas por
100 a 300 aminoácidos. Cada molécula contiene un carbono alfa al cual se encuentran unidos,
mediante enlaces covalentes, el grupo amino (–NH2) y el grupo carboxilo (ácido orgánico, COOH) y de ahí se deriva su nombre de aminoácidos. El grupo amino tiene carácter básico
porque tiene un par de electrones no compartidos por lo cual atrae a los protones. El grupo
carboxilo es un donador de protones y en consecuencia es de naturaleza ácida.
Los humanos requieren de los carbohidratos como fuente de energía y de 20 aminoácidos que
intervienen en la síntesis de proteínas. Hay 8 aminoácidos llamados esenciales, que no se
pueden sintetizar a partir de otras sustancias precursoras y son la isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, treonina, triptofano y valina, además de la arginina e histidina sólo para
los niños. A partir de los aminoácidos esenciales el organismo humano puede sintetizar los
otros 12.
El aminoácido más sencillo es la glicina (H2N–CH2–COOH), si se sustituye un hidrógeno del
grupo metileno (–CH2–) por un radical R, entonces se puede recordar fácilmente otros
aminoácidos como la alanina, si R representa un grupo metilo (–CH3), (H2N–CH(R)COOH). La
valina, si R = H3C–(CH)–CH3, la leucina si R = H3C–(CH2)–CH3(–CH2–). Estos aminoácidos, en
consecuencia, son bastante hidrofóbicos.
Si a la glicina (H2N–CH2–COOH) se le sustituye un hidrógeno del grupo metileno (–CH2–) por
un radical R, entonces la glicina (Gli), la serina Ser), la treonina Tre), la cisteína (Cis), la tirosina
(Tir), la aspargina (Asn), la glutamina (Gln) son aminoácidos con grupos polares R. Los grupos
R pueden enlazarse al hidrógeno de las moléculas de agua, por lo que estos aminoácidos son
moderadamente hidrofílicos.
La lisina (Lis), la arginina (Arg) y la histidina (His) son aminoácidos con carácter básico y
ácidos, el ácido aspártico (Asp) y el ácido glutámico (Glu) son fuertemente hidrofílicos.
La alanina (Ala) (Gli–CH3), la valina (Val) (Gli–H3C–(CH)–CH3) glicina-isopropilo, la leucina
(Leu) (H3C–(CH2)–CH3(–CH2–) glicina-isobutilo, la isoleucina (Ileu) glicina-secbutilo, la
metionina (Met) (Gli–CH2–CH2–S–CH3), la fenilalanina (Fen), el triptofano (Trp) y la prolina
(Pro) son aminoácidos con grupos apolares R y son hidrofóbicos.
En cambio la serina y la treonina presentan como componente de sus respectivos grupos R un
grupo hidroxilo, lo que determina la naturaleza hidrofílica del grupo R.
Algunos de los aminoácidos tienen grupos R con carga eléctrica. La lisina, la arginina y la
histidina tienen un grupo amino como componente de sus grupos R. Bajo condiciones normales
en la célula, el par no compartido de electrones en el átomo de nitrógeno de los grupos amino
mantiene unido un protón, por lo que los grupos amino tienen carga positiva. Esto, a la vez,
determina que los aminoácidos sean hidrofílicos.
El ácido aspártico y el ácido glutámico tienen grupos carboxilo en sus grupos R, por lo general,
los grupos carboxilo tienen carga eléctrica (porque han perdido su protón) por lo cual las
moléculas se vuelven extremadamente hidrofílicas.
Cuando 2 monómeros de la cistina (uno de los aminoácidos tiene azufre) se encuentran muy
próximos pueden oxidarse (cediendo 2 átomos de hidrógeno) y se enlazan covalentemente los
2 azufres S–S (puente de azufre) de cisteína a cisteína. De esta manera, pueden enlazarse
covalentemente 2 cadenas de aminoácidos (polipéptidos) o también en una cadena formar una
especie de ojal, al formar el puente de azufre entre 2 cisteínas de la misma cadena de
aminoácidos.
Las proteínas son polímeros de masa molecular muy grande cuyo monómero son los
aminoácidos, tienen estructuras en forma de espiral y de hélice que se mantienen unidas por
enlaces de puente de hidrógeno. Son los principales constituyentes de la piel, la sangre, los
músculos, los tejidos, etc. Por ejemplo, la insulina, la hemoglobina, la albúmina, etc. Contienen
aproximadamente el 75 % de carbono, 25 % de oxígeno, 15 % de nitrógeno y 7 % de
hidrógeno, algunas también contienen fósforo y azufre. Muchas proteínas son solubles en agua
formando disoluciones coloidales. Sólo algunas han sido cristalizadas. Se precipitan por la
adición de sales de metales pesados o por reactivos de alcaloides que contienen aniones
complejos como el ácido tánico y el ácido fosfowolfrámico.
Las proteínas por hidrólisis producen alrededor de 20 aminoácidos. Dan ciertas reacciones
coloreadas, las cuales son determinadas por la presencia en sus moléculas de algunos
aminoácidos específicos.
Las proteínas con el reactivo de Biuret producen una coloración de rosa a violácea; con el
reactivo de Millón producen un precipitado de una coloración de amarillo a rojo ladrillo (se
debe al anillo fenólico, C6H6–OH, los iones cloruro y amonio interfieren la prueba) que cambia a
rosa anaranjado; con la reacción xantoproteica producen una coloración amarilla, que pasa a
anaranjada mediante la adición de hidróxido de amonio (sirve para identificar los grupos
hidroxilo y amino).
El reactivo de Biuret produce una coloración violeta con las proteínas o con los compuestos
que contengan cualquiera de los grupos funcionales: –CONH2, –CONH–, HN=C–NH2, –CH2H2,
HO–CH–CH2–NH2.
El reactivo de Esbach (ácido pícrico y ácido cítrico) forma un precipitado con la albúmina.
El reactivo de Heller es para identificar albuminoides en solución, por ejemplo en orina, en la
capa de contacto forma un precipitado blanco.
Las proteínas se desnaturalizan con el calor, o al ser tratadas con ácido clorhídrico o con el
hidróxido de sodio.
Las proteínas fibrosas simples son:
- Las queratinas que son los principales componentes de los tejidos epiteliales como: la piel,
pelo, plumas, cuernos, pezuñas y uñas.
- el colágeno es el principal componente proteínico del tejido conectivo blanco (tendones,
cartílagos), de los huesos y vasos sanguíneos.
- La elastina es el principal componente proteínico del tejido elástico amarillo (ligamentos,
vasos sanguíneos).
- La fibroína o fibrina es el principal componente de la seda.
Aminoácidos y proteínas.
Propiedades químicas.
Degradación del esqueleto carbonado.
Los ácidos alfa-cetónicos formados en la desaminación oxidativa de los aminoácidos pueden
seguir reaccionando de formas distintas de acuerdo a su naturaleza y su situación en el
transcurso del metabolismo. Por ejemplo, oxidación, formación de azúcar, cetogénesis y
formación de ácidos grasos superiores.
Algunos aminoácidos se transforman directamente por desaminación oxidativa en compuestos
intermedios del ciclo del ácido cítrico:
Alanita  ácido pirúvico.
Ácido glutámico  ácido alfa-cetoglutárico.
Ácido aspártico  ácido oxalacético.
En general, los alfa-cetoácidos deberían ser primero descarboxilados y convertidos en un ácido
carboxílico con un átomo de carbono menos.
Descarboxilación de los aminoácidos; oxidación de las aminas.
La descarboxilación a aminas con un átomo de carbono menos es una importante reacción de
degradación de los alfa-aminoácidos.
(HOOC-)R-CH-NH2  R-CH2-NH2 + CO2.
Esta reacción es de gran importancia en el metabolismo de las bacterias. En los animales
superiores sigue un camino indirecto, que tiene importancia porque conduce a sustancias muy
activas fisiológicamente.
En el hígado hay un fermento que descarboxila el ácido cisteínico (HOOC-CH(-NH2)-CH2SO3H) y produce la taurina.
Descarboxilación de aminoácidos. Los aminoácidos se pueden descarboxilar mediante calor,
ácidos, álcalis o enzimas específicas. Algunas reacciones de descarboxilación son de gran
importancia en el organismo. Por ejemplo, La histamina se obtiene por descarboxilación del
aminoácido histidina. Al introducir proteínas extrañas al organismo, produce grandes
cantidades de histamina, lo que provoca reacciones alérgicas que pueden producir shock. Las
histaminas o antihistamínicos son compuestos que producen efectos opuestos a la histamina.
Algunas bacterias tienen aminoácidodescarboxilasas que transforman a los aminoácidos de los
seres vivos en aminas. Dos compuestos diaminados que se encuentran en la orina y en la
carne en descomposición son la cadaverina (H2N–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–NH2), que se
produce por la descomposición de la lisina y la putrescina (H2N–CH2–CH2–CH2–CH2–NH2), que
se produce por la descarboxilación de la ornitina (ácido 2,5-diaminopentanoico).
Lisina  Cadaverina + Dióxido de carbono.
HOOC–CH(–NH2) –CH2–CH2–CH2–CH2–NH2  H2N–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–NH2 + CO2.
Ornitina  Putrescina + Dióxido de carbono.
HOOC–CH(–NH2) –CH2–CH2–CH2–NH2  H2N–CH2–CH2–CH2–CH2–NH2 + CO2.
Bacterias como la Escherichia coli, Streptococus haemolyticus, Streptococus faecalis,
Clostridium septicum, Welchii, Proteus vulgaris, y otras, tienen aminodecarboxilasas. Algunas
de estas decarboxilasas se emplean para la determinación cuantitativa del aminoácido
correspondiente.
Las aminas que se forman por descarboxilación de los aminoácidos pueden ser oxidados a
aldehídos por las aminooxidasas y finalmente a ácidos carboxílicos. Resulta la serie de
reacciones siguiente:
L-aminoácido  amina  aldehído  ácido graso.
R–CH2–CH(–NH2)(–COOH)  R–CH2–CH(–NH2) + CO2 O R–CH2–CHO + NH2 O
R–CH2–COOH
La desaminación oxidativa fue observada por primera vez, en 1916, por Ewins y Laidlaw, y por
Guggenheim y Löffler al prefundir el hígado con disoluciones de aminas.
En la oxidación de las aminas se forma amoníaco, peróxido de hidrógeno y el correspondiente
aldehído:
R–CH2–NH2 + O2 + H2O  R–CHO + NH3 + H2O2.
Estos fermentos inactivan a las aminas fisiológicamente activas que llegan al torrente
circulatorio, por ejemplo, la adrenalina es destruida rápidamente en los tejidos. Las
aminooxidasas del hígado degradan a las aminas producidas en el intestino por la acción de
las bacterias de la putrefacción. Se conocen como, procesos de desintoxicación en el hígado.
El proceso de la digestión de los alimentos.
Todos los organismos requieren del suministro continuo de materia y energía para mantenerse
vivos. El alimento principal y la única fuente de energía de muchos organismos son las
moléculas orgánicas de alto contenido de energía que provienen del medio en forma directa o
indirecta. Las moléculas que sirven como fuente de materia y energía son los azúcares, los
ácidos grasos, el glicerol y las vitaminas (únicamente en cuanto a procesos de síntesis).
Los humanos requieren de los carbohidratos como fuente de energía y de 20 aminoácidos que
intervienen en la síntesis de proteínas. Hay 8 aminoácidos llamados esenciales, que no pueden
sintetizar a partir de otras sustancias precursoras y son la isoleucina, leucina, lisina, metionina,
fenilalanina, treonina, triptofano y valina, además de la arginina e histidina sólo para los niños.
A partir de los aminoácidos esenciales el organismo humano puede sintetizar los otros 12.
Los materiales sólidos necesitan ser convertidos en una solución de moléculas orgánicas
solubles antes de que puedan ser utilizadas por el organismo heterótrofo (carecen de clorofila y
se alimentan de sustancias orgánicas preformadas). A este proceso de descomposición
química se le llama digestión.
Los humanos para digerir su alimento lo introducen a la boca y lo mastica con los dientes para
convertirlo en pequeños trozos. La trituración mecánica de los alimentos sólidos es importante
para facilitar ser tragados y para aumentar la superficie de contacto que facilita la acción
química de las enzimas.
La saliva es un fluido que contiene un compuesto de carbohidrato-proteína llamado mucina que
permite englobar las pequeñas partículas de alimento en forma de una masa que se puede
tragar. También contiene la enzima amilasa o ptialina que cataliza la hidrólisis del almidón para
transformarlo en el azúcar maltosa.
Tres pares de glándulas controladas por el sistema nervioso secretan la saliva que humedece
los alimentos sólidos. La vista del alimento, su olor, su gusto o el pensar en un alimento puede
motivar el paso de la saliva de las glándulas a la boca.
El estómago es una bolsa cubierta por millones de pequeñas glándulas gástricas que secretan
de 400 a 800 mL de jugo gástrico en cada comida. En las glándulas gástricas se encuentran
las células parietales que secretan una solución de ácido clorhídrico de concentración hasta de
0.15 M (moles de HCl/litro de solución). El pH del jugo gástrico está entre 1 y 2. La
concentración de iones hidrógeno en la sangre que nutre a las células parietales es de 4x10 -8
M.
El ácido clorhídrico del jugo gástrico contribuye a matar las bacterias que pudieran estar
presentes en los alimentos ingeridos, ayuda a desnaturalizar las proteínas para facilitar la
digestión y ayuda a activar a la pepsina, que es la única enzima digestiva secretada por el
estómago.
Las células parietales o principales del estómago sintetizan y secretan pepsógeno que es una
sustancia precursora de la enzima proteolítica (rompimiento de proteínas) pepsina. Cuando el
pepsinógeno se expone a la acción ácida del jugo gástrico, una parte de la molécula es
digerida y deja libre a la enzima activa, la pepsina.
La pepsina hidroliza las proteínas ingeridas y también el exceso de pepsinógeno
transformándolo en pepsina debido a su acción autocatalítica. La pepsina ejerce su acción
hidrolítica en lugares específicos de las cadenas polipeptídicas. Es más eficiente en el
rompimiento de los enlaces peptídicos (unión de un grupo carboxílico -COOH de un
aminoácido con el grupo amino -NH2 de otro aminoácido formando el enlace -CO-NHcaracterístico de la síntesis de proteínas y agua) en los extremos de los aminoácidos como la
tirosina, la fenilalanina y el triptofano, haciendo que las cadenas sean más cortas.
Las células que secretan la hormona gastrina son estimuladas por péptidos (y sustancias como
la cafeína y el etanol). La gastrina es un polipéptido que contiene 17 aminoácidos y penetra en
el torrente circulatorio. Cuando la sangre que contiene gastrina llega al estómago, estimula las
células parietales para que secreten el ácido clorhídrico.
Las enzimas.
La vida y el crecimiento celular requieren de la síntesis de macromoléculas continuamente y del
ensamblaje en estructuras supramoleculares. Estos procesos anabólicos consumen energía
(procesos endergónicos) y han de estar acoplados a procesos catabólicos (procesos
exergónicos). El acoplamiento de las reacciones exergónicas y endergónicas ocurre mediante
la acción de las enzimas permite a las células vivas crecer a expensas del entorno y existir en
un estado estacionario.
Todas las enzimas son proteínas, simples o complejas, altamente especializadas y, al ser
proteínas, constituyen una expresión del código genético. Las consecuencias fisiológicas de la
deficiencia de una enzima pueden ser graves. Estas afecciones pertenecen a las llamadas
“enfermedades congénitas de errores del metabolismo” o “enfermedades bioquímicas”.
En el organismo muchas enzimas son secretadas en forma inactiva para evitar que actúen
sobre las propias glándulas y tejidos que las producen. También durante el proceso de
purificación, una enzima puede volverse inactiva. Una enzima para actuar requiere ser activada
y esto se puede lograr mediante varios agentes como el cambio de pH, la adición de iones
inorgánicos o por la adición de compuestos orgánicos.
La actividad de una enzima depende de varios factores, como la concentración del sustrato y
de la enzima, la temperatura y el pH. Además, la rapidez de la reacción enzimática es
modificada por la naturaleza de los productos finales, la presencia de inhibidores y la luz. Para
determinar la velocidad de reacción entre el sustrato y la enzima, se determina la concentración
de los productos o del sustrato a intervalos breves. Por ejemplo, la enzima lipasa cataliza la
hidrólisis de las moléculas de grasa produciendo el ácido graso correspondiente y el glicerol.
Como las enzimas para ser activadas requieren de la presencia de un ion metálico, entonces
se han caracterizado enzimas que necesitan zinc, magnesio, hierro, cobalto y cobre. Por
ejemplo, la anhidrasa carbónica, que cataliza la formación de ácido carbónico a partir de CO 2 y
H2O, necesita el zinc para activarse y es inactivada cuando se elimina o no está presente el
zinc.
En una reacción enzimática, al reactante cuya transformación en producto o productos es
catalizada por una enzima se le llama sustrato, es decir, sustancia capaz de ser transformada
por una reacción enzimática. En reacciones químicas secuenciales de una vía metabólica
(anabólica o catabólica), el producto (metabolito) se convierte en el sustrato de una
subsiguiente reacción química catalizada por una nueva enzima.
Cada enzima tiene un centro o sitio activo formado por un sitio de enlace del sustrato, que
corresponde a las cadenas laterales de los aminoácidos involucrados en el enlace del sustrato
y su enzima. La naturaleza química del sitio activo y la estructura molecular de la enzima tienen
una función muy importante tanto en el reconocimiento del sustrato por su enzima como en el
mecanismo de la catálisis enzimática.
El sitio activo (parte de la proteína a la cual se enlaza el sustrato) de una enzima suele ser un
grupo de aminoácidos específicos o de cargas específicas en una cadena colateral. Por
ejemplo, el tripsinógeno se sintetiza en el páncreas y se transforma en la enzima activa tripsina
por acción de la enzima enterocinasa o incluso por la tripsina.
Muchas enzimas necesitan de un grupo orgánico o de iones metálicos, llamados cofactores,
para realizar su acción catalítica. Estos cofactores constituyen el grupo prostético de la
enzima, y pueden unirse fuerte o débilmente a su molécula, llegando incluso a formar parte
integral de la enzima. Si el cofactor es de naturaleza orgánica se le llama coenzima, en cuyo
caso la parte proteica de la enzima se llama apoenzima, y a la enzima activa completa
(coenzima+apoenzima) se le llama holoenzima. Ni el grupo prostético, que por lo general es
estable al calor, ni la apoenzima, también sensible al calor, son activos de por sí; deben estar
enlazados mediante enlace covalente para que la enzima sea activa.
Un cofactor es un componente no proteico de la mayor parte de las enzimas. Puede ser un ion
metálico o una molécula orgánica llamada coenzima. En las enzimas que tienen un ion
metálico, éste suele actuar como centro catalítico primario, como puente entre el sustrato y la
enzima o como estabilizador de la fracción proteica de la enzima en su forma activa. Las
coenzimas actúan como transportadores de grupos funcionales, de átomos o de electrones que
han de ser transferidos durante la reacción enzimática.
Como cada reacción bioquímica es catalizada por una sola enzima, se dice que la principal
característica de una enzima es su especificidad, debido a que la interacción de una enzima
con su sustrato es muy selectiva. Una molécula puede constituir el sustrato de varias enzimas,
cada una de las cuales conduce a un producto diferente. Por ejemplo, la acción de distintas
enzimas con el sustrato glucosa-6-fosfato (G-6-P):
Glucosa-6-fosfato <== G-6-fosfato deshidrogenasa ==> 6-Fosfogluconolactona.
Glucosa-6-fosfato <== Glucosa-6-fosfatasa ==> Glucosa + Pi.
Glucosa-6-fosfato <== G-6-fosfato isomerasa ==> Fructosa-6-fosfato
Glucosa-6-fosfato <== G-6-fosfato mutasa ==> Glucosa-1-fosfato
En 1894, el químico alemán Emil Hermann Fisher (9-10-1852=15-7-1919) propuso que la
especificidad de una enzima se debe a que tiene una estructura complementaria a la del
sustrato, permitiendo a la enzima reconocer al sustrato y asociarse con él de manera
específica. La complementariedad de estructuras permite el enlace del sustrato a su sito activo
de la enzima formándose un complejo enzima-sustrato, que al transformarse en producto libera
a la enzima.
Enzima + Sustrato <====> Enzima-Sustrato  Enzima + Producto(s).
Las enzimas clasificadas como proteasas catalizan la hidrólisis de enlaces peptídicos. La lipasa
o triglicérido hidrolasa, cataliza la hidrólisis de los enlaces éster entre un grupo acilo (carboxilo)
y el glicerol de glicéridos. La ATP o creatina fosfotransferasa es una enzima que cataliza la
transferencia de un grupo fosfato entre la adenosina trifosfato (ATP) y la creatina.
ATP (Adenosina trifosfato) + Creatina == ADP (Adenosina Difosfato) + Fosfocreatina.
Reactivos para rupturas específicas de los polipéptidos.
Reactivo
Sitio de ruptura
Tripsina
El lado del carboxilo de Lys, Arg
Quimotripsina
El lado del carboxilo de Phe, Tyr,Trp
Bromuro de cianógeno (CNBr)
El lado del carboxilo de Met
Carboxipeptidasa
El aminoácido con el Carbono terminal
Una proenzima es el precursor de la enzima activa en el cuerpo humano, por ejemplo, el
pepsinógeno es la proenzima de la enzima pepsina, y el tripsinógeno es la forma inactiva de la
tripsina. Cuando el pepsinógeno es secretado hacia el estómago se transforma en pepsina
debido a la presencia de los iones hidrógeno (protones, H+) del ácido clorhídrico. Luego la
pepsina producida activa más pepsinógeno, formando una mayor cantidad de enzima activa. El
tripsinógeno es secretado por el páncreas y activado en el intestino por la enterocinasa.
Clasificación general de las enzimas:
1.
2.
3.
4.
Oxido-reductasas: enzimas que catalizan reacciones de óxido-reducción.
Transferasas: enzimas que catalizan la transferencia de grupos funcionales.
Hidrolasas: enzimas involucradas en reacciones químicas de hidrólisis.
Liasas: enzimas que catalizan la liberación de grupos de los sustratos, por
mecanismos distintos a la hidrólisis, facilitando la adición a dobles enlaces.
5. Isomerasas: enzimas catalizadoras de reacciones de isomerización, y
6. Ligasas: enzimas involucradas en la unión química de dos moléculas, acoplada con la
hidrólisis de ATP u otro compuesto con enlace de alta energía.
Las vitaminas.
El hecho de que no puede mantenerse la nutrición normal en animales alimentados con una
dieta que consiste sólo en proteínas, carbohidratos, lípidos y minerales purificados se conoció
desde 1880, antes de saber de la existencia de sustancias conocidas hoy como vitaminas.
En 1912, el bioquímico polaco-norteamericano Casimir Funk (23-2-1884=20-11-1967)
comprobó que había nitrógeno básico en una sustancia extraída de cascarilla de arroz y la
levadura, y que curaba el beriberi de la paloma. La llamó vitamina, es decir, amina
indispensable para la vida. Poseen una función muy importante en la nutrición y en algunos
procesos metabólicos.
Las vitaminas son sustancias necesarias en pequeñas cantidades en la alimentación humana y
cuya deficiencia provoca diversas enfermedades que en casos severos puede conducir a la
muerte. Para cubrir los requerimientos vitamínicos basta, generalmente, con una alimentación
sana y variada, pero en casos de enfermedades o de alimentación inadecuada, en ciertas
etapas de desarrollo infantil rápido o en la vejez es conveniente complementar la alimentación
con un aporte extra de vitaminas. En general las vitaminas son coenzimas o precursores
metabólicos de coenzimas que no puede sintetizar el humano, por lo que han tomarse en la
alimentación.
A medida que se adquieren mayores conocimientos acerca del metabolismo intermedio, se
comprende que las vitaminas o derivados de vitaminas actúan como coenzimas (moléculas
orgánicas pequeñas o una porción no proteínica que se separan fácilmente de la enzima) o
grupos prostéticos (moléculas orgánicas pequeñas o una porción no proteínica que está
enlazada fuertemente a la porción protéica de la enzima) de reacciones enzimáticas en las
cuales hay oxidación, reducción y descarboxilación.
Las vitaminas y minerales facilitan la actividad de otras sustancias en los organismos. Por
ejemplo, la vitamina C y el cobre favorecen la actividad adecuada del fierro, mientras que el
zinc entorpece la absorción y la utilización del cobre.
Vitamina A o beta caroteno, favorece la división celular, el crecimiento, la renovación del
tejido epitelial, la producción sebácea, la inmunidad y la visión. La deficiencia de la vitamina A
puede causar la hemeralopia (trastornos nocturnos de la vista) y si es en la infancia puede
provocar el reblandecimiento y deterioro de la cornea y producir ceguera permanente. Se
encuentra en las verduras que tienen hojas, en productos lácteos, huevos, hígado
(principalmente de pescados) y en vegetales amarillos como la zanahoria.
Albaricoque seco. Buen alimento para la piel, contiene gran cantidad de provitamina A ,
además de fierro, cobre, potasio y magnesio que son básicos para el trabajo muscular y la
buena recuperación del cansancio. Un albaricoque aporta 25 calorías aproximadamente.
Vitamina B. Está formada por varios compuestos, por eso se le llama complejo B, es
hidrosoluble y contiene varias vitaminas que presentan propiedades de coenzimas.
La vitamina B1 o tiamina, tiene un anillo de pirimidina y un anillo de tiazol con azufre, es muy
importante para que se lleve a cabo el metabolismo, permite la producción de energía por la
utilización de los glúcidos. Ayuda al buen funcionamiento de los nervios ya la distribución del
agua en el cuerpo. La falta de esta vitamina en la dieta origina la enfermedad llamada beriberi
en el humano y polineuritis en los animales. Los nervios periféricos son afectados con
calambres, dolor de los nervios y finalmente produce atrofia de músculos, edema y trastornos
circulatorios en todo el cuerpo. Se encuentra en la levadura, los cereales de grano completo,
los huevos y el tocino, el germen de trigo, en la avena y en la carne de cerdo. La tiamina se
presenta libre en granos de cereales, y la coenzima (pirofosfato de tiamina) en la levadura y en
la carne.
La cocarboxilasa actúa en la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico para producir el
aldehído acético y bióxido de carbono (vía anaerobia o de Embden-Meyerhof para la glicólisis).
El anillo tiazólico es el sitio activo de esta función; el átomo de hidrógeno se disocia como
protón del carbono 2 y se forma un carbanión el cual reacciona luego con el ácido pirúvico para
producir CO2 y aldehído acético.
La cocarboxilasa es básica para la transformación del ácido pirúvico en aldehído acético. Si
esta reacción química no se lleva a cabo a ritmo normal, el ácido pirúvico se acumula en la
sangre y en los tejidos originando la neuritis, que es muy común cuando hay deficiencia de
tiamina. El pirofosfato de tiamina también sirve como coenzima para enzimas como la oxidasa
de a-cetoácidos, fosfacetolasa y transcetolasa.
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La vitamina B2 o riboflavina, está compuesta de una pentosa alcohólica, ribitol y un pigmento,
la flavina. Participa en el metabolismo de los glúcidos, las proteínas, hierro y e la vitamina B1.
Su deficiencia provoca falta de crecimiento, pérdida de pelo y cataratas oculares, uñas
quebradizas,
labios agrietados, sensibilidad a la luz, trastornos de la vista con ardor de párpados y
cansancio. Los alimentos ricos en riboflavina son la levadura, el germen de trigo, la leche
entera, el hígado, los huevos y las verduras verdes.
Los productos cereales molidos pierden su vitamina B 2 y su tiamina (B1), en la actualidad hay
una tendencia a complementar la harina blanca con estas dos vitaminas.
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Vitamina B3 o niacina, previene la pelagra (pigmentación de la piel lesiones rugosas y
descamado en el dorso de las manos, codos, alrededor del cuello y pies. Se encuentra en los
cacahuates, arroz integral atún y sardinas.
Vitamina B5 o ácido patoténico, favorece la renovación de la piel, de las mucosas, el
crecimiento del cabello y contribuye a la formación de los glóbulos rojos.
Vitamina B6 es el nombre de la piridoxina y 2 compuestos más muy similares, el piridoxal y la
piridoxamina. Estos compuestos y el ácido nicotínico son derivados de la piridina. La vitamina
B6 protege las células nerviosas, es indispensable para la absorción y el metabolismo de las
proteínas, de los glúcidos, favorece la utilización de los lípidos y la formación de los glóbulos
rojos. Su carencia incrementa las molestias del síndrome menstrual, irritabilidad y náuseas.
Son buenas fuentes de la vitamina B6 la levadura, los huevos, el hígado, las legumbres, la
leche, el germen de trigo, el arroz integral y las lentejas.
Los derivados fosfáticos de piridoxal y piridoxamina son fuentes de la vitamina B 6 y sirven como
formas de coenzima de la vitamina. El fosfato de piridoxal es la coenzima principal de varias
enzimas que intervienen en el metabolismo de aminoácidos. Procesos como la transaminación,
la descarboxilación y la racemización de aminoácidos requieren fosfato de piridoxal como
cofactor. El sitio activo en el fosfato de piridoxal es el grupo aldheídico y el grupo hidroxilo
vecino.
B8
Vitamina B8 o biotina, evita la caída del pelo porque es antiseborreica. Se encuentra en el
hígado, champiñones, levadura, yema de huevo, germen de trigo, ostras y en el aguacate.
Vitamina B9 o ácido fólico, interviene en la síntesis de los ácidos nucleicos, es indispensable
para la división celular y necesaria para las mujeres embarazadas. Su carencia se asocia con
la anemia y con la irritabilidad. Se encuentra en la levadura, yema de huevo, hígado, betabel,
espinacas y frijoles rojos.
Vitamina B12 o cianobalina, es indispensable para la formación de membrana celular, una
millonésima de gramo es suficiente para mantener la circulación de la sangre. Las vitaminas B 6
y B12 que contienen los cereales mantienen fuerte y vigoroso el cabello.
Avellana. Son buenas para el sistema nervioso, contiene vitaminas B y E, y magnesio.
Ciruela. Contiene mucho hierro, vitamina B, potasio, magnesio y fibra.
Vitamina B 12
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Vitamina C
Linus Pauling (28-II-1901-19-VIII-1994), premio Nobel de Química y de la Paz, decía que la
vitamina C es un buen antioxidante y que consumir 2 g diarios prolongaba la vida.
Vitamina C o ácido ascórbico, su carencia provoca hemorragias en las encías, mucosas,
fatiga y anemia. Es un antioxidante y bactericida, ayuda a la absorción del hierro de origen
vegetal, a la cicatrización de heridas en la piel, protege a los huesos de la descalcificación y de
fracturas. Se encuentra en todos los frutos de los cítricos, guayaba, brócoli, kiwi, fresas y
papas. El dátil contiene gran cantidad de azúcares (60 %), calcio, fierro y vitamina C.
Vitamina D o calciferol, su forma activa es el calcitrol y es una hormona que regula los
cambios fosfocálcicos, es indispensable para el crecimiento y mineralización de los huesos.
Estimula la división celular y se considera que tiene un efecto antitumoral y autoinmune. Se
encuentra en el atún y la sardina, se obtiene por exposición a la luz solar.
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Vitamina E o alfa tocoferol, es un antioxidante, indispensable para el buen funcionamiento del
sistema circulatorio, es un excelente anticoagulante, puede llegar a disolver coágulos y prevenir
su aparición. Estimula al sistema inmune y se ha utilizado con éxito en el tratamiento de venas
varicosas, ayuda en el tratamiento de la gota (acumulación de ácido úrico), bursitis y artritis. La
vitamina E disminuye la proliferación de radicales libres y retrasa el envejecimiento. Las
vitaminas C, E y beta caroteno (forma vegetal de la vitamina A) evitan la oxidación de la piel y
la mantienen tersa y flexible. Se encuentra en el frijol de soya, aceites de girasol, maíz, palma
margarina, en la col verde, cítricos, zanahoria, manzana y en las espinacas.
La almendra. Contiene ácidos grasos monoinsaturados que ayudan a controlar el colesterol.
Tiene alto contenido de vitamina E y mucho calcio. Una almendra aporta 30 calorías
aproximadamente.
Vitamina K o filoquinona, es indispensable para la coagulación sanguínea, es necesaria para
el restablecimiento de la flora intestinal. Se encuentra en las espinacas, la coliflor y en las coles
de bruselas.
Las vitaminas A y E sirven de catalizadores para que las gónadas (testículos y ovarios)
transformen el colesterol en hormonas masculinas o femeninas.
Nuez. Contiene fósforo, calcio, magnesio, potasio, fierro y cobre. Además contiene ácidos
grasos poliinsaturados que ayudan a controlar el colesterol y las enfermedades
cardiovasculares. Un gramo de nuez contiene 5 calorías aproximadamente.
Entre el 8 y el 10 % de los niños menores de 3 años presentan algún tipo de alergia a algunos
alimentos como los huevos, la leche de vaca y el pescado. La leche de vaca la sustituyen por
leche de soya o por leche hidrolizada de caseína.
Los niños alérgicos a los alimentos normalmente desarrollan otro tipo de alergias como asma,
rinitis y diversas alergias ambientales. La alergia de origen alimentario puede manifestarse en
la piel, en forma de urticaria, hinchazón, enrojecimiento, comezón; en el aparato digestivo como
dolor abdominal, vómitos y diarreas; y en el aparato respiratorio como asma o rinitis.
Evitar el alimento causante de la alergia es el único camino para liberarse de este tipo de
patología. Cuando la reacción alérgica produzca un shock anafiláctico se utiliza una inyección
de adrenalina.
Minerales.
En el estudio de los alimentos se les llama minerales a los iones de calcio, magnesio,
manganeso, cobalto, fierro, cobre, sodio y de potasio, y a los iones cloruro, yoduro, y fluoruro y
al anión fosfato o a las sales que los contienen.
El calcio se requiere para la formación huesos y dientes, además para la coagulación de la
sangre, el funcionamiento de ciertas enzimas y para el control de líquidos a través de las
membranas celulares.
La vitamina D es esencial para la absorción del calcio desde el intestino, y también la lactosa
estimula su absorción.
El fósforo participa en las reacciones del metabolismo para producir energía, además ayuda a
controlar la reacción ácido-álcali de la sangre.
La leche y los productos lácteos contienen calcio y fósforo.
El magnesio y el manganeso son esenciales para el funcionamiento adecuado de las enzimas
y del metabolismo.
El cobalto forma parte de la vitamina B12, pero no la sustituye.
El hierro o fierro forma parte de la hemoglobina y el cobre ayuda a la utilización del fierro. La
necesidad de fierro está relacionada con el crecimiento y con la pérdida de sangre.
Los iones sodio y cloro son los principales iones extracelulares del cuerpo humano, su pérdida
ocurre cuando se pierden líquidos y su deficiencia produce calambres musculares.
El yodo es parte esencial de la hormona de la glándula tiroides y se requiere para prevenir el
bocio en el hombre. Para corregir su deficiencia se consume cloruro de sodio yodada.
El ión floruro es necesario para el desarrollo sano y la resistencia de los dientes a las caries.
Compuestos o factores adicionales.
Hay varios productos, solubles en agua, que se incluyen generalmente con las vitaminas del
complejo B, aunque no son vitaminas sino factores de crecimiento como la biotina, el inositol, el
ácido para aminobenzoico y la colina.
Conservación de los alimentos.
Las principales causas de la descomposición de los alimentos son:
-
El crecimiento y la actividad de microorganismos, especialmente bacterias, levaduras y
mohos.
La actividad de las enzimas contenidas en los alimentos.
Los insectos, parásitos y roedores.
Factores como la temperatura, la humedad, el oxígeno, la luz y el tiempo.
Estos factores no actúan aisladamente sino que pueden actuar simultáneamente para
descomponer los alimentos en el campo o en la situación de almacenamiento. Factores como
el oxígeno (aire), la temperatura y la humedad pueden influir en la proliferación y actividad de
las bacterias, lo mismo que en la actividad química de las enzimas contenidas en los alimentos.
Principios aplicables a la conservación de los alimentos.
Si los alimentos deben guardarse por un corto tiempo, conviene seguir estas dos reglas:
1) Mantener el alimento vivo el mayor tiempo posible, es decir, no mate al animal o planta antes
de que se vaya a consumir.
2) Si hay que matar al animal o planta que se va a usar como alimento, se debe limpiar cubrir y
enfriar.
Sin embargo, estas precauciones sólo retardarán el proceso de descomposición ya que los
microorganismos y enzimas que contiene el alimento pronto empezarán a actuar. Para la
conservación de los alimentos por un tiempo mayor es necesario el control o la inactivación de
los microorganismos que son la principal causa de su descomposición.
Los principales medios de control de bacterias, levaduras y mohos son el uso de la
temperatura, la deshidratación, los ácidos, el azúcar, las sales, el humo, las radiaciones y
diversos productos químicos. Cualquiera de los procesos utilizados puede causar deterioro a
los alimentos por lo que se debe valorar cada caso para buscar el menor deterioro posible y el
menor costo.
Los procedimientos de conservación de los alimentos son para proteger a los alimentos del
deterioro causado por microbios, enzimas o la autooxidación. Esta protección puede lograrse
por esterilización, refrigeración, desecación, envasado hermético, fermentación, productos
químicos o por la combinación de dos o más de estos procedimientos.
La conservación mediante frío, se basa en la detención de los procesos químicos
enzimáticos y de proliferación bacteriana que se producen en los alimentos a temperatura
ambiente.
Refrigeración. El proceso de refrigeración es un buen método de conservación de alimentos
pero es más eficaz a temperaturas por debajo de la temperatura de congelación. La expresión
alimentos refrigerados designa los conservados a temperaturas poco superiores a la de
congelación, y alimentos congelados los conservados a temperaturas más bajas.
La mayoría de las bacterias nocivas se desarrollan muy lentamente a temperaturas inferiores a
7.2oC y algunas ni se desarrollan, por esto los frigoríficos se deben mantener a temperaturas
próximas a 0oC. Los alimentos no pueden conservarse en el frigorífico más de 1 o 2 semanas,
en el mejor de los casos.
Los alimentos congelados se conservarán largo tiempo. Aun cuando las bacterias no se
destruyan con la congelación, permanecen en estado latente, a menos que la temperatura esté
muy próxima al punto de congelación. Las enzimas bacterianas y del propio alimento pueden
actuar lentamente, por lo que para impedir su acción es mejor destruirlas por el blanqueo, es
decir, calentando momentáneamente hasta casi el punto de ebullición antes de congelar.
Algunos alimentos pueden resultar dañados físicamente por la formación de cristales de hielo,
por lo que la temperatura de conservación debe mantenerse constante para evitarlo.
Congelación que permite una conservación del alimento durante periodos más prolongados.
La denominada ultracongelación es una congelación rápida y es el mejor procedimiento de
aplicación del frío pues los cristales de hielo que se forman durante el proceso son de pequeño
tamaño y no llegan a lesionar los tejidos del alimento.
La conservación mediante la aplicación del calor persigue como objetivo la destrucción de
microorganismos perjudiciales y la inactivación de los enzimas. Dependiendo de la temperatura
y el tiempo aplicado se obtienen.
Esterilización. Este procedimiento se realiza con mayor facilidad mediante calor, pero también
se puede hacer por radiación y, en algunos alimentos, por productos químicos. El calor, unido
al cierre hermético, es un proceso fundamental de la industria de conservas de alimentos,
deben emplearse una temperatura y tiempo de exposición adecuados para destruir las esporas
bacterianas termo resistentes. Los alimentos que no sean ácidos, tales como las carnes sin
curar y las hortalizas, requieren de una temperatura de 121oC en el mismo centro del envase,
durante 5 a 6 minutos. Para alcanzar esa temperatura se requiere de recipientes a presión. Los
alimentos ácidos o carnes curadas con cloruro de sodio (sal común) pueden conservarse
tratándolos a temperaturas más bajas de 100oC durante 5 a 6 minutos.
Los envases de vidrio o metal deben cerrarse al vacío, lo cual impide que las latas estallen o se
abran en las uniones durante la elaboración, para evitar que se deformen las tapas al enfriarse
los recipientes. También deben enfriarse rápidamente los envases después de la elaboración,
preferentemente con agua fría y clorada, para evitar la cocción excesiva y que se metan
bacterias vivas.
Pasteurización. Este tratamiento utiliza temperaturas inferiores a 100ºC, entre 65 ºC y 75ºC,
durante un tiempo de 20 a 30 minutos, enfriándolo rápidamente (depende del tipo de líquido)
para destruir bacterias patógenas que pudiera contener el líquido alimenticio, alterando así lo
menos posible la estructura física y sus elementos bioquímicos y después deben ser
conservados bajo condiciones de frío. Por ejemplo, en derivados de la leche: la pasteurización
a baja temperatura se realiza de 60ºC a 70ºC durante 30 minutos, y la pasteurización a alta
temperatura se hace de 70ºC a 80ºC durante 20/30 segundos.
Deshidratación. Es el método natural para conservar las semillas y otros sistemas vivos, de
una estación a otra. Los microorganismos de toda especie necesitan de humedad para su
desarrollo, por lo que puede impedirse éste proceso reduciendo el grado de humedad por
debajo de ciertos niveles críticos, que dependen del organismo y la capacidad del producto
para fijar el agua., de tal manera que no esté presente como humedad libre.
La liofilización es la desecación de un producto previamente congelado que mediante
sublimación del hielo al vacío se consigue una masa seca, más o menos esponjosa, mas o
menos estable, que se puede disolver a su vez en agua y que se puede almacenar durante
más tiempo al no tener humedad remanente. Es un proceso que permite la máxima
conservación de la calidad organoléptica de los alimentos así como de su valor nutritivo.
Ahumado. Al igual que el proceso de salazón se ha utilizado desde tiempos remotos. Su
efecto se ejerce debido a los compuestos presentes en el humo y por la deshidratación
superficial que se produce. Se emplea para conservar y dar gusto a las carnes y pescados
curados.
Empleo de productos químicos. Es posible la conservación química de los alimentos
mediante el uso de diversas sustancias como el cloruro de sodio, nitrato de sodio, nitrito de
sodio, diversos ácidos orgánicos, alcoholes, productos químicos del humo y antibióticos. En
todas estas aplicaciones debe demostrarse que la sustancia empleada no es perjudicial para la
salud ni para el valor nutritivo del alimento, deben estar sujetos a las disposiciones sanitarias.
Cloruro de sodio. El cloruro de sodio en concentraciones del 5 % o más es eficaz para impedir
el desarrollo de las bacterias más comunes. Se utiliza principalmente para la buena
conservación de carnes, pescado y embutidos curados en salmuera.
Nitratos y nitritos de sodio o de potasio. Estos compuestos químicos se han venido utilizando
desde tiempos remotos en el curado de carnes, conservan el color e impiden el desarrollo de
algunas bacterias anaerobias, reforzando de esta manera la acción del cloruro de sodio en la
conservación de las carnes. La cantidad a emplear debe limitarse a unos gramos de nitrato y
una fracción de gramo por kilogramo de carne porque son algo tóxicas.
Acidos orgánicos. Los ácidos orgánicos más eficaces y comúnmente empleados son el
benzoico, el sórbico, el acético, el láctico y el propiónico. Pueden agregarse en forma de sales
de sodio o de potasio, pero el producto debe ser algo ácido para que sean eficaces. El ácido
benzoico (se encuentra en la frambuesa) no debe utilizarse en más de 0.1 %.
Los ácidos sórbico y propiónico en concentraciones no mayores de 0.3 % son muy eficaces
para impedir el desarrollo de mohos. Los ácidos acético, láctico y propiónico son producto del
metabolismo bacteriano, por lo que los alimentos pueden conservarse por fermentación. Debe
agregarse o formarse la cantidad suficiente de ácido para obtener un pH de 5 o menos.
Antibióticos. Los microbiólogos buscan el antibiótico ideal para conservar los alimentos, que
impida el desarrollo de todos los organismos capaces de alterar el alimento y que sea
inofensivo para el hombre. Los antibióticos empleados como agentes terapéuticos no deben
utilizarse, a menos que se destruyan completamente al cocinar el alimento, a fin de no crear
una flora de bacterias patógenas resistentes a ellos. Hasta la fecha, sólo en algunos países
han autorizado el empleo de la clorotetraciclina y la oxitetraciclina para la conservación de aves
y pescado fresco.
Antioxidantes. Hay sustancias que se encuentran en los alimentos o que se producen durante
su procesamiento, que tienen la capacidad de evitar o reducir la velocidad de las reacciones de
oxidación. El grupo de los tocoferoles o vitamina E y la lecitina son los antioxidantes naturales
más importantes que se encuentran en los lípidos, pero que se pierden durante la refinación de
los aceites comestibles. La lecitina contiene ácidos grasos altamente insaturados por lo que
llega a funcionar como prooxidante cuando su concentración es alta.
Para evitar la oxidación de los lípidos se usan donadores de protones como el butilhidroxianisol
(BHA), el butilhidroxitolueno (BHT), la terbutilhidroxiquinona (TBHQ) y el galato de propilo. El
BHA y el BHT son los más utilizados por ser liposolubles. No detienen la formación de radicales
que se generan en la oxidación sino que al reaccionar con ellos los estabiliza y se producen
radicales del antioxidante que son menos activos.
Antioxidantes empleados en alimentos.
Butilhidroxianisol (BHA)
Goma o resina de guayaco
Butilhidroxitolueno (BHT)
2,4,5-Trihidroxibutirofenona
Galato de propilo
4-Hidroxometil-2,6-dieterbutiferol
Butilhidroxiquinona BHQ)
Ácido tiodipropiónico
Tocoferoles
Tiodipropionatos
Lecitina
Terbutilhidroxiquinona (TBHQ)
Propósitos de la irradiación de alimentos.
Son diversos los propósitos de la irradiación de alimentos y se clasifican en función de la dosis
media requerida para lograr el propósito.
La irradiación de los alimentos es un método de conservación que busca alargar la vida media
del producto y aumentar las cualidades higiénico-sanitarias del alimento.
La dosis media o dosis total media es el valor aritmético promedio de todas las lecturas
dosimétricas en una sesión de irradiación dada a un producto determinado. Para determinar la
dosis media se distribuye al azar un número adecuado de dosímetros en el alimento mientras
se expone a la irradiación.
Al principio de la irradiación de los alimentos, los tratamientos que buscaban eliminar la acción
de los microorganismos se clasificaban en dos grupos: la radiación para esterilización (busca
proporcionar la mayor estabilización posible mediante la destrucción parcial o total de los
microorganismos presentes en el alimento) y la radiación para pasteurización (busca destruir
sólo parte de la población microbiana o incluso retrazar el recrecimiento de esporulados o
eliminar un grupo particular de organismos nocivos para la salud humana).
Irradiar un alimento significa exponerlo a una fuente emisora de rayos gamma (usualmente
cobalto-60, 60Co y cesio-137, 137Cs), de electrones acelerados o rayos X con el propósito de
esterilizarlos o alargar la vida de su conservación (retrasando los procesos de maduración o
putrefacción por microorganismos, etc.). Cuando la energía de estas radiaciones es suficiente
para que los átomos o las moléculas pierdan electrones se producen iones, se dice que se
presenta el proceso de ionización y a la radiación que se produce se le llama radiación
ionizante. Este fenómeno se presenta cuando se irradia al alimento.
Gray (Gy). Unidad de radiación que en el Sistema Internacional sustituye al rad. Es la cantidad
de energía absorbida por el sistema irradiado, que equivalente a un joule/kilogramo de material
irradiado (1J/kg de sustancia irradiada). Un kiloGray = 1 kGy = 1000 Grays = 1000 Gy.
Rad. Es la cantidad de radiación necesaria para proporcionar una energía media de 100 ergios
a un gramo de masa del sistema irradiado. (1rad= 100 ergios/g de material irradiado). 1 Gy =
100 rad.
I. Dosis bajas. Dosis menores a 1 kiloGray (kGy).
1. Inhibe la germinación de las papas, cebollas, etc y permite el almacenamiento a largo plazo
sin el uso de inhibidores químicos.
2. Causa la muerte o esterilización sexual de insectos por lo que previene las pérdidas
causadas por insectos en el almacenamiento de cereales, harinas, frutos secos, nueces,
legumbres, sin el uso de fumigantes químicos. También como esteriliza los huevos y las larvas
de los insectos impide la propagación de pestes de insectos.
3. Destruye a parásitos en la comida, como el protozoario que causa la disentería amibiana
(Endamoeba hystolylita), el protozoario que causa la toxoplasmoxis (Toxoplasma gondii), el
parásito helmínido que causa la tirquinosis (Trichinella spiralis), etc.
4. Retrasa el proceso de maduración en los frutos.
II. Dosis medias. Dosis de 1 a 10 kGy.
1. Reduce las poblaciones de bacterias (salmonellas, lactobacillus, etc.), mohos y levaduras
presentes tanto en la superficie como en el interior del alimento, mejorando de esta manera las
posibilidades de almacenamiento.
2. Evita la producción de sustancias tóxicas de organismos patógenos como la salmonela .
III. Dosis altas. Dosis de 10 a 45 kGy.
1. Destruye o reduce las poblaciones de organismos patógenos, por ejemplo, bacterias (Gram
negativas como la Salmonella, Listeria, Estafilococos, Lactobacillus, incluyendo esporulados
como el Clostridium botulinum) y virus.
2. Esteriliza alimentos envasados, precocinados, congelados, etc.
Radapertización. La dosis requerida es de 25 a 45 kGy y es el tratamiento de los alimentos
con una dosis de radiación suficiente para reducir el nivel de microorganismos de acuerdo a los
aspectos de la esterilización, de tal manera que prácticamente no se detecte ningún
microorganismo excepto virus (se estima una reducción del 99 % de los microorganismos) en el
alimento tratado.
Raditización. La dosis requerida es de 2 a 8 kGy y es el tratamiento de los alimentos con una
dosis de radiación ionizante suficiente para reducir el nivel de organismos patógenos no
esporados, incluyendo parásitos, hasta un nivel no detectable por cualquier método.
Radicidación. La dosis requerida es de 0.4 a 10 kGy. Es el tratamiento de los alimentos con
una dosis de radiación ionizante suficiente para alargar la vida útil de los alimentos mediante la
reducción de los microorganismos.
Usos específicos de la irradiación gamma en alimentos.
Alimento
Dosis (kGy)
Causa
Efecto
Dosis bajas.
Extensión del tiempo
Papas, cebollas, ajos
0.05 – 0.15
Inhibición de los
de almacenamiento.
brotes
Frutas y verduras
0.25 – 1
Retraso de la
Mejora las
maduración
propiedades de
almacenamiento
Frutas
0.2 – 0.7
Muerte y esterilización Previene difusión de
sexual de insectos
enfermedades
Carnes
0.3 – 0.5
Destrucción de
Previene
parásitos como
enfermedades por
Trichinella spiralis,
parásitos trasmitidas
Taenia saginata.
por la carne
Dosis media.
1- 3
Reducción de
Mejora las
Ciertas frutas y
poblaciones de
propiedades de
verduras
bacterias, mohos y
almacenamiento
levaduras
Carne de vacuno,
1 –5
Reducción de
Mejora las
pollo, pescado
poblaciones de
propiedades de
microorganismos
almacenamiento en
capaces de crecer en
frío
temperaturas bajas
Dosis alta.
25 – 45
Destrucción de
Almacenamiento a
Carne de vacuno y
organismos
largo plazo sin
aves de corral
esporados y
refrigeración
patógenos
En noviembre de 1980, diversos Comités de Expertos de la IAEA, FAO, WHO (OMS) concluyen
que “la irradiación de cualquier tipo de alimento hasta una dosis de 10 kGy no presenta riesgo
para la salud humana” También que “tal tratamiento no plantea especiales problemas
nutricionales y/o microbiológicos”. Entre las consideraciones se citan:
- Todos los estudios toxicológicos llevados a cabo en un gran número de alimentos distintos no
han mostrado la existencia de efectos adversos como resultado de la irradiación.
- Los estudios de la química de la irradiación han mostrado que los productos radiolíticos de los
principales componentes de los alimentos son idénticos, sean cuales fueran los alimentos de
que deriven. Además, para los principales componentes de los alimentos, la mayoría de los
productos radiolíticos se habían identificado también en alimentos sujetos a otros tipos de
procesamiento alimentario aceptados. Conocida la naturaleza y la concentración de estos
productos radiolíticos, nada indica que exista un peligro toxicológico.
- También está ausente de todo tipo de efecto adverso resultante de alimentar con piensos
irradiados a los animales de laboratorio, el uso de alimentos irradiados en la producción de
ganado y la práctica de mantener a pacientes inmunológicamente bajos con dietas irradiadas.
Las radiaciones gamma evitan el crecimiento del moho en naranjas, tomates y pan. Destruyen
a los parásitos de la triquina que hacen muy peligroso el consumo de carne de cerdo. La
exposición de alimentos a los rayos gamma aumenta la “vida de refrigeración” de salchichones,
mariscos, fresas y de ensaladas preparadas.
Como los rayos gamma no producen radiactividad, los alimentos tratados con esas radiaciones
pueden comerse sin riesgo y como tampoco producen calor, no hay pérdidas del contenido
vitamínico.
Algunas legumbres, frutas y carnes sometidas a tratamiento con radiación gamma intensa se
conservan frescas y comestibles durante meses y hasta años, sin refrigeración.
Las radiaciones gamma de alta intensidad proporcionan a algunos alimentos un sabor o un olor
peculiar que no les gusta a algunas personas. A veces, la carne cambia de color y de
contextura.
Efecto de la radiación gamma sobre la vitamina A en frutas y verduras.
Producto
Forma de
Dosis de
% de pérdida de
provitamina A
radiación (kGy)
provitamina A
Mango fresco
Beta caroteno
0.75
0
Carotenoides totales
0.25
25
Carotenoides totales
0.75
20 – 40 c
Zanahoria fresca
Beta caroteno
0.08
30
Zanahoria seca
Beta caroteno
1 y 10
9 – 14
en polvo
Zanahorias enlatadas Carotenoides totales
18.6
0 – 56 a
Habas verdes
Carotenoides totales
18.6
5 – 95 a
enlatadas
Brócoli enlatado
Carotenoides totales
18.6
25 – 50 a
Maíz enlatado
Beta caroteno
10
46 – 80 b
Espinacas congeladas
Beta caroteno
0.5
0
a) Dependiendo de las condiciones de enlatado. b) Dependiendo de la atmósfera.
b) Dependiendo de la variedad.
Efecto de la radiación gamma sobre la vitamina A
en productos de origen animal.
Producto
Dosis de
Condiciones
% pérdida de
radiación (kGY)
vitamina A
Huevo en polvo
5
Aire, 200C
23
10
Vacío, 200C
6
10
- 800C
7
Margarina
Mantequilla
Leche fresca
Queso Cheddar
Aire, 200C
- 2.20C
- 2.20C
- 2.20C
- 2.20C
- 2.20C
- 2.20C
- 2.20C
- 2.20C
5
0.7
0.7
8.4
0.7
8.4
0.7
2.1
4.2
15
7
26
78
31
85
7
32
47
Ventajas e inconvenientes de la irradiación de alimentos.
Ventajas.
Inconvenientes.
Evita el uso de tratamiento químicos
Pérdida de vitaminas A, B1, E.
Puede aplicarse a los alimentos
congelados, enlatados, precocinados,
etc.
No puede ser utilizado para
todos los productos.
Es específico y único para desactivar
cierto tipo de microorganismos
patógenos.
No destruye toxinas de origen
bacteriológico y no desactiva
enzimas.
Aumenta los aspectos sanitarios y
reduce potencialmente epidemias.
Puede producir cambios
organolépticos.
Dosimetría.
Uno de los problemas de la irradiación de alimentos es controlar la dosis que se aplica que
depende del tamaño del producto a irradiar, de su densidad, del tipo de radiación utilizada y de
factores externos como la presión, la temperatura, la humedad, etc.
Independientemente del control que se debe exigir a las plantas nucleares, los consumidores
de productos irradiados piden que se etiqueten con una identificación y que se desarrollen
nuevos métodos para la detección en el mercado de los productos irradiados.
La irradiación de alimentos es de millones de toneladas al año y aunque existen equipos para
medir radiación y para medir la cantidad de dosis absorbida por el alimento, queda el problema
para identificar el producto irradiado y la dosis aplicada.
Aunque el desarrollo tecnológico de la irradiación de alimentos ha girado en torno al
radionúclido cobalto-60, actualmente las industrias prefieren la irradiación con electrones
acelerados.
Tipos de radiaciones ionizantes que pueden usarse en la irradiación de alimentos:
- Rayos gamma procedentes de los radionúclidos como el 60Co (cobalto-60) que tiene un
tiempo de vida media de 5.27 años y el 137Cs (cesio-137) que tiene un tiempo de vida media de
30 años
- Rayos X producidos por equipos que emiten radiación a energías máximas de 5 MeV.
- Electrones producidos por equipos que trabajan a energías máximas de 10 MeV.
Radioisótopos usados para irradiar alimentos.
Radioisótopo Vida media (años) Principales emisiones Producto final
estable
60
27 Co
5.27
137Cs
55
30
Radiación gamma
(1.17 y 1.33 MeV)
Radiación beta
(0.31 MeV)
Radiación gamma
(0.66 MeV)
Radiación beta
(0.51 y 1.18 MeV)
60
28 Ni
137Ba
56
El radionúclido potasio-40 (40K) cuando se descompone en argón-40 (1840Ar) emite radiación
gamma con energía de 1.46 MeV y cuando se transforma en calcio-40 (2040Ca) emite radiación
beta con energía de 1.3 MeV
Dosis absorbida, es la parte de la energía que es absorbida por la materia cuando inciden
sobre ella los rayos X o los rayos gamma, se mide en Gray (Gy) o en kiloGrays (kGy). La dosis
que cada producto absorbe se calcula en función de la fuente o por la tasa de dosis y el tiempo
que la muestra está expuesta a la irradiación.
Tasa de dosis, es la radiación emitida por una o varias fuentes radiactivas por unidad de
tiempo, se mide en Gray/hora (Gy/h).
Para irradiar un producto a una dosis determinada se requiere conocer la tasa de dosis de la
fuente para calcular el tiempo de exposición para lograr la dosis absorbida requerida.
Para el control de una planta de irradiación se debe asegurar que la técnica se usa
correctamente y que las dosis aplicadas son las adecuadas.
La dosis absorbida por un alimento se determina usando productos naturales o sintéticos,
sólidos o líquidos, cuya respuesta a la radiación es conocida. A estos productos se les conoce
como dosímetros, representan la variación lineal de una propiedad física con la dosis
absorbida.
Programa alimentario para mejorar la salud.
Equilibrio alimentario.
La alimentación es mucho más que el hecho de comer para saciar el hambre o comer para
vivir, debe conseguir mantener la salud y prevenir enfermedades.
El hecho de llevar a cabo una alimentación variada (incluyendo diversidad de alimentos) y
equilibrada (en cantidad adecuada a las necesidades individuales), es, entre otros factores, una
de las principales vías de promoción de salud y calidad de vida. Por un lado, cubre las
necesidades biológicas básicas para que el cuerpo funcione cada día con total normalidad y
por otro, sirve como prevención y tratamiento ante ciertas enfermedades y/o alteraciones
orgánicas.
Bien alimentado no significa estar bien nutrido
Para estar bien nutrido es necesario aportar a través de los alimentos los nutrientes que el
cuerpo necesita en una proporción adecuada para desarrollar sus funciones. Si no es así se
producen desequilibrios con consecuencias no deseadas que alteran nuestro estado de salud.
El objeto de todo esto es la conservación de la vida, crecimiento, reproducción, funcionamiento
normal de los órganos y producción de energía para desarrollar las funciones vitales y realizar
actividad física.
Para la elección de los alimentos el individuo está condicionado por una serie de factores:
socioculturales, económicos, religiosos, de hábitos o costumbres gastronómicas, personales...,
que van a configurar sus hábitos de alimentación. Estas influencias externas son susceptibles
de ser modificadas a través de una correcta educación.
Los alimentos de una época determinan las enfermedades de otra.
Se sabe que las enfermedades que se padecen en la segunda mitad de la vida, dependen en
buena medida de la alimentación que se ha seguido durante la primera, es decir, en la infancia,
la adolescencia y la juventud. Así por ejemplo:
• Enfermedades coronarias. Su prevención comienza en la infancia y la adolescencia con una
alimentación baja en colesterol y grasa saturada, y rica en vitaminas, minerales y fibra.
• Diabetes. Se ha demostrado que quienes abusan del consumo de alimentos dulces y toman
poca fibra, presentan un mayor riesgo de padecer diabetes.
• Obesidad. La mayor parte de los niños obesos lo serán de adultos.
• Osteoporosis. Se previene con una adecuada ingesta de calcio en la etapa de crecimiento,
especialmente durante la preadolescencia.
Nutrimento esencial.
En 1827, el médico y químico inglés William Prout (15-I-1785-9-IV-1850), propone que la
nutrición de los animales superiores de la escala zoológica puede explicarse por su necesidad
de los tres principales componentes de los alimentos (proteínas, carbohidratos y grasas) y los
cambios que éstos sufren en el cuerpo.
Hacia 1850, se establece que al menos seis elementos minerales (Ca, P, Na, K, Cl y Fe) son
esenciales para los animales superiores de la escala zoológica.
Criterios para definir el carácter esencial de los nutrimentos.
1. Las sustancias debe ser necesaria en la dieta para crecimiento, salud y supervivencia.
2. Su ausencia en la dieta o la ingestión inadecuada da como resultado signos
característicos de una enfermedad carencial y, en último término, la muerte.
3. La falta de crecimiento y los signos característicos de deficiencia sólo pueden
prevenirse con el nutrimento o un precursor específico de éste, no por otras sustancias.
4. Por debajo de un cierto nivel crítico de ingestión del nutrimento, la respuesta de
crecimiento y la gravedad de los signos de carencia son proporcionales a la cantidad
consumida.
5. La sustancia no se sintetiza en el cuerpo y, por lo tanto, se requiere durante toda su
vida para alguna función crítica.
Nutrimentos esenciales para el ser humano.
Agua
Fuentes energéticas
Ácidos grasos
- Linoleico
- Linolénico alfa
Aminoácidos
Minerales
- Histidina
- Calcio
- Isoleucina
- Fósforo
- Leucina
- Magnesio
- Lisina
- Hierro
- Metionina
- Fenilalanina
- Treonina
- Valina
Vitaminas
Minerales traza
- Ácido ascórbico
- Zinc
- Vitaminas A, D, E,
- Cobre
K
- Manganeso
- Tiamina
- Yodo
- Riboflavina
- Selenio
- Niacina
- Molibdeno
- Vitamina
B6
- Cromo
-
(piridoxina)
Ácido pantoténico
Ácido fólico
Biotina
Vitamina
B12
(cobalamina)
Electrolitos
- Sodio
- Potasio
- Cloro
El carácter de esencial para la nutrición es un rasgo de las especies, no del nutrimento. Los
felinos y aves requieren arginina, pero no los seres humanos. Además, la mayor parte de las
especies no la sintetizan en cantidad suficiente para la etapa de crecimiento rápido. Por lo que
puede ser dispensable (Término usado por Block y Bolling para aquellos nutrimentos
orgánicos cuyo esqueleto de carbono que puede sintetizarse) o indispensable (Término usado
por Block y Bolling para nutrimentos orgánicos cuyo esqueleto de carbono no se sintetiza en el
cuerpo humano) según la especie y la etapa de crecimiento. El ácido ascórbico (vitamina C),
requerido por los humanos y cobayos, no lo es para la mayor parte de las especies.
Interacciones de nutrimentos.
Relaciones precursor-producto. Muchas sustancias esenciales desde el punto de vista
fisiológico pero que desde el nutricional se sintetizan a partir de nutrimentos esenciales
específicos. Si las reacciones químicas de síntesis se encuentran en la dieta como
economizadores que reducen la necesidad de los nutrimentos precursores. Por ejemplo, los
adultos requieren menos fenilalanina y metionina cuando la dieta incluye tirosina y cistina,
porque son sus precursores específicos, respectivamente.
Alimentos que no deben faltar en la dieta de una persona.
El descubrimiento de los nutrientes y las funciones que desempeñan dentro de nuestro
organismo permite conocer muchas de las propiedades de los alimentos que hasta hace
relativamente pocos años se intuían o formaban parte de la sabiduría popular.
Ahora los avances científicos permiten conocer las relaciones entre la alimentación y la salud.
Conceptos como el dieta adecuada, aquella que toma en cuenta todas las características de
una persona, como hábitos alimenticios específicos, gustos, estado de salud, costumbres e
ideales, actividad física y estilo de vida. Por tanto, no existe una dieta ideal que sirva para todas
las personas, pero sí un criterio universal en cuanto al tipo de alimentos que deben consumirse
dentro de la dieta cotidiana, lo que por un lado garantiza que se cubran las necesidades
energéticas y nutritivas de la totalidad de las personas que componen una población sana, y
por otro, colabora en la prevención de ciertas alteraciones y enfermedades relacionadas con
desequilibrios alimentarios.
PLATO DEL BUEN COMER
Guía para ayudarte a elegir los alimentos más adecuados para tu salud.
¿Qué es una dieta equilibrada?
Alimentación equilibrada es aquella que incluye variedad de alimentos en las cantidades
adecuadas, en función de las características de cada persona (edad y situación fisiológica –
infancia, estirón puberal, embarazo y lactancia-, sexo, composición corporal y complexión,
etc.), estilo de vida (activo, sedentario), etc., que garantiza que se cubren los requerimientos de
energía y nutrientes que el organismo necesita para mantener un buen estado nutritivo, de
salud y bienestar.
Los nutrientes no están distribuidos de manera homogénea en los alimentos. En cada uno de
ellos, por tanto, predomina uno u otro. Esto ha llevado a clasificarlos en diferentes grupos de
acuerdo a su afinidad nutritiva o a la principal función que desempeñen los nutrientes
predominantes en la composición del alimento en nuestro organismo.
Una alimentación variada debe incluir alimentos de todos los grupos en proporciones como las
indicadas en la ilustración. Cada ración puede estar constituida por uno de los siguientes
alimentos:
Los alimentos que pertenecen al mismo grupo pueden ser intercambiables, en unas cantidades
adecuadas, ya que comparten propiedades nutritivas similares. Esto nos permite variar al
máximo la dieta sin que se modifique significativamente la composición nutritiva de la
alimentación cotidiana. No debemos olvidar que dentro de algunos grupos hay diferencias en
función del contenido de grasas y de azúcares (lácteos completos o desnatados, carnes grasas
o magras, yogures sin azúcar o azucarados, etc.), lo que se traduce en mayor o menor número
de calorías.
Las cantidades o raciones y tipo de alimentos a consumir dependen de las necesidades de
energía (calorías) de cada persona.
Mejorar la calidad de vida implica, en muchos casos, cambiar drásticamente la alimentación.
Puede que comamos aparentemente muy sano, pero si no digerimos y asimilamos bien los
alimentos, nuestro organismo no funcionará adecuadamente y producirá trastornos como
obesidad, estreñimiento, dolores de cabeza, dolores articulares y/o musculares, cansancio o
malestar general.
Los alimentos sanos no lo son para todos, así que un organismo bien nutrido depende de la
digestión. Un alimento mal digerido puede intoxicar y producir una alergia retardada. Todo
mundo acepta que una correcta nutrición es la mejor medicina preventiva contra muchas
enfermedades, sobre todo las degenerativas, que pueden tener su origen en un temprano
desequilibrio mineral-nutricional. Lo ideal sería que todos conociéramos los alimentos que
mejor y peor toleramos, para seguir una alimentación equilibrada que nos proporcione una vida
sana.
Comer bien, saber relajarse y cuidar su cuerpo son buenas costumbres para la salud. Una
dieta equilibrada es fácil de aconsejar pero difícil de llevar a cabo sobre todo con tantas
tentaciones culinarias poco sanas que se nos presentan diariamente.
El cuerpo humano está envuelto por la piel que es una barrera entre nuestro interior y el medio
externo, el frío reduce la película hidrolipídica (emulsión que se forma en la superficie de la piel)
que la protege y hace lenta la circulación sanguínea a nivel cutáneo; produce sequedad
cutánea, enrojecimiento, descamación, fragilidad, pérdida de elasticidad, grietas y arrugas.
Nutrición, hidratación y protección son los cuidados básicos que la piel necesita para poder
luchar contra los estragos que causan los factores climáticos de cada estación.
La exfoliación es un proceso de renovación celular natural de la piel que dura entre 4 y 6
semanas. Con el transcurso del tiempo el proceso se hace más lento. En ocasiones
determinado tipo de pieles pueden presentar acumulación excesiva de células muertas en su
superficie, el cual impide la salida del sebo por el folículo piloso y produce un aspecto opaco de
la piel y además puede provocar la formación de granos y acné. Una piel sana debe evitar la
pérdida excesiva de humedad e impedir la entrada de agentes irritantes externos, necesita
preservar la elastina y evitar el endurecimiento del colágeno para mantener las fibras de
soporte.
Las vitaminas antioxidantes como la C, E y beta caroteno (forma vegetal de la vitamina A)
ayudan a evitar las arrugas de la piel, además otros nutrientes como los aceites grasos
esenciales, que se encuentran en el aguacate y el pescado graso, actúan como hidratantes
internos fortaleciendo las células cutáneas desde el interior por lo que también ayudan a evitar
las arrugas y darle el aspecto jovial a la piel. Las vitaminas C y E, se encuentran en las frutas
como cítricos, zanahoria y manzana, evitan la oxidación de la piel y la mantienen tersa y
flexible. Las vitaminas B6 y B12 que contienen los cereales mantienen fuerte y vigoroso el
cabello, el calcio que proporcionan los lácteos ayudan a mantener sanos los huesos y las uñas.
La vitamina E disminuye la proliferación de radicales libres y retrasa el envejecimiento.
Entre el 8 y el 10 % de los niños menores de 3 años presentan algún tipo de alergia a
alimentos como los huevos, la leche de vaca y el pescado. La leche de vaca la sustituyen por
leche de soya o por leche hidrolizada de caseína.
Los niños alérgicos a los alimentos normalmente desarrollan otro tipo de alergias como asma,
rinitis y diversas alergias ambientales. La de origen alimentario puede manifestarse en la piel,
en forma de urticaria, hinchazón, enrojecimiento, comezón; en el aparato digestivo: dolor
abdominal, vómitos y diarreas; en el aparato respiratorio: asma o rinitis.
Evitar el alimento causante de la alergia es el único camino para liberarse de este tipo de
patología. Cuando la reacción alérgica produzca un shock anafiláctico se utiliza una inyección
de adrenalina
La obesidad y la dieta.
El VII Congreso sobre Obesidad, celebrado en 1996 en Barcelona, España, definió a la
obesidad como un exceso de grasa en el cuerpo con el resultado de un aumento de la
susceptibilidad a ciertas enfermedades y la disminución de la esperanza de vida.
La obesidad es la enfermedad metabólica más frecuente en los países industrializados y
representa un problema de salud pública de interés mundial debido a las dificultades de
tratamiento y a su repercusión en enfermedades como la diabetes, la hipertensión, la gota, etc.
Su mejor tratamiento es el ejercicio físico y la dieta.
El cuerpo humano gasta diariamente el 70 % de su energía en mantener las funciones de sus
órganos, otro porcentaje pequeño en mantener la temperatura constante, entre 36 y 38 oC, y el
resto se utiliza para desarrollar las actividades diarias. La energía que no es consumida se
almacena en forma de tejido adiposo (grasa) o de músculo.
Hay varios factores que influyen sobre la obesidad: psicológicos y de conducta, genéticos,
historia familiar y metabólicos (índices metabólicos bajos, oxidación deficiente de lípidos,
termogénesis deteriorada inducida por la dieta).
El metabolismo basal (cantidad de energía que el cuerpo necesita para mantener sus funciones
vitales) desciende cuando el organismo es sometido a dieta, es decir, se adapta a la nueva
situación, razón por la que fracasa la mayoría de las dietas. El principal problema de la
restricción dietética como tratamiento único es que la pérdida de peso alcanzada es difícil de
mantener a largo plazo.
Los fármacos por sí solos no adelgazan y se utilizan como inhibidores del apetito
(anorexiantes) y la ansiedad. En los años 70 y 80 se usaban las anfetaminas para inhibir el
apetito pero presentan efectos secundarios dañinos. La dexfenfluramina fue autorizada en
Estados Unidos y se usa desde hace 15 años en España, estimula la producción de serotonina,
un neurotrasmisor que inhibe el apetito pero no tiene los efectos secundarios de las
anfetaminas. La sibutramina actúa sobre el sistema nervioso, además de quitar las ganas de
comer, estimula al organismo a consumir energía por lo que se espera que sea el fármaco más
utilizado en los próximos años en los tratamientos de la obesidad. Otros actúan sobre el
intestino impidiendo la absorción de las grasas. Los inhibidores de la betalipasa rompen las
grasas, impiden que se absorban y las eliminan por las heces.
La píldora Redux es una combinación de dexfenfluramina y fentermina que influye sobre la
serotonina (neurotrasmisor responsable, entre otras, de la sensación de saciedad) e inhibe el
apetito. La dexfenfluramina se utiliza en España en gran cantidad como fármaco adelgazante.
El problema de estos fármacos y otros serotoninérgicos (que aumentan la segregación de
serotonina) son los efectos secundarios, ya que producen somnolencia constante y náuseas.
Actualmente se dispone de fármacos supresores del apetito, agentes termogénicos (aumentan
el gasto de energía que el cuerpo necesita para mantener la temperatura constante habitual) y
los que actúan sobre el tracto gastrointestinal, como los que aumentan el volumen.
Las investigaciones recientes demuestran la existencia de genes capaces de provocar la
acumulación de tejido adiposo y que pueden predisponer a la obesidad.
Medición de grasa.
La forma más común de medir la obesidad es por medio del índice de masa corporal (IMC) o
índice de Quetelet, el que se calcula dividiendo la masa corporal en kilogramos entre su altura
en metros elevado al cuadrado.
Grados de obesidad.
Grado 0: IMC = 20 a 24.9 peso ideal.
Grado 1: IMC = 25 a 29.9 sobrepeso.
Grado 2: IMC = 30 a 40 obeso.
Grado 3: IMC > 40 obesidad peligrosa para la salud.
El patrón de distribución de grasa es un factor importante y una buena fórmula para predecir
los riesgos de salud. Una persona con un IMC alto puede no presentar un aumento
considerable de morbilidad si el exceso de grasa se distribuye en las caderas y las partes
femorales del cuerpo y lo contrario ocurre si la grasa se sitúa en la parte alta del cuerpo y el
abdomen (central). La obesidad central se asocia con un mayor riesgo para la salud.
La obesidad reduce la expectativa de vida debido a sus efectos sobre una serie de
enfermedades, pero hay además factores como el estilo de vida que pueden contribuir a la
incidencia sobre éstas. La obesidad enfermiza o mórbida (IMC > 40) supone un riesgo de
muerte 12 veces mayor en personas entre 25 y 35 años, en comparación con quienes se
mantienen dentro del IMC deseable, entre el 20 y el 25. Incrementa el riesgo de sufrir presión
arterial alta (hipertensión), ataques al corazón y de apoplejía. También se relaciona con el
cáncer de colon, recto, vejiga biliar y próstata en los hombres y de vejiga biliar, endometrio,
cuello de útero, ovarios y de mama en mujeres. Así mismo, está íntimamente relacionada con
el aumento de la resistencia a la insulina, lo que, además de contribuir al aumento de la
hipertensión e incidir en las enfermedades cardiovasculares, conduce al desarrollo de la
diabetes mellitus (tipo II, no dependiente de la insulina).
Los fármacos denominados “píldoras milagrosas” son mezclas de anfetaminas, laxantes,
diuréticos y otras sustancias que pueden causar graves daños a la salud. Otros tratamientos
más drásticos incluyen el entablillado, con un rendimiento muy pobre a largo plazo, y la cirugía
como el cerrado gástrico (reducción del estómago). La liposucción es un tratamiento local que
no soluciona la obesidad.
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Elaborado por: Ramón Tamayo Ortega.
2013