Contenido

•   Introducciòn
•    Tipos de agua en alimentos
•    Actividad de agua
•            propiedades fisicas
•           crecimiento microbiano
•   Isotermas de adsorcion y desorcion
•    Importancia de los isotermas durante el procesamiento de los alimentos
•    Conlusion
•    Anexos
•            glosario

INTRODUCCIÓN

El agua contenida en los alimentos juega un papel fundamental en diversos aspectos relacionados con la industria alimentaria y el campo del desarrollo e investigación en alimentos. Todos los alimentos, cualquiera que sea el método de industrialización a que hayan sido sometidos, contienen agua en mayor o menor proporción.

En los alimentos el agua se encuentra hasta en un 96-97%, como es el caso de algunas frutas en las que es un factor fundamental de la frescura; incluso, muchos deshidratados que en apariencia son totalmente secos, contienen un 10-12% de ella y sólo en la sal común. (Badui,2006 )

La calidad nutricional del alimento está en relación inversa a la cantidad de agua, las propiedades funcionales como textura, viscosidad, turbidez, así como las capacidades de hidratación, de emulsificación y de formación de espuma de las proteínas, son consecuencia de la interacción con los componentes del alimento y del estado físico del agua presente. La estabilidad del alimento depende en gran medida de su contenido de agua, ya que ésta es necesaria para el crecimiento microbiano, para la germinación de semillas, para que se efectúen reacciones tanto indeseables como deseables (enzimáticas, de oscurecimiento, rancidez hidrolítica desnaturalización de proteínas, rancidez oxidativa, estas dos últimas causadas por la disminución de humedad en el alimento). 

La distribución del agua en el alimento no es homogénea, puede encontrarse como agua ligada y agua libre. se considera que el agua ligada es aquella porción que no congela a 20ºC, por lo que también se le llama agua no congelable; su determinación se puede efectuar mediante el análisis térmico-diferencial, por resonancia magnética nuclear, etcétera. Por otra parte, el agua libre, también llamada agua congelable y agua capilar, es la que se volatiliza fácilmente, se pierde en el calentamiento, se congela primero y es la principal responsable de la actividad del agua. (Badui,2006 )

TIPOS DE AGUA EN ALIMENTOS

El término contenido de agua de un alimento se refiere, en general, a toda el agua manera global. En los tejidos animal y vegetal, el agua no está uniformemente distribuida por muchas razones.

En los alimentos existen diferentes estados energéticos en los que se encuentra el agua, no toda el agua de un producto tiene las mismas propiedades fisicoquímicas, y esto se puede comprobar fácilmente por as diversas temperaturas de congelamiento que se observan; en general, un alimento se congela a -20ºC pero aun en estas condiciones una fracción del agua permanece liquida y requiere de temperaturas más bajas, por ejemplo a -40ºC para que sodifique completamente.

Figura 1. Moléculas de agua ligada y agua libre
respecto al total de agua de un alimento

Se emplean términos como agua ligada y agua libre (figura 1) para hacer referencia a la forma y al estado que dicho líquido guarda en un alimento. Se considera que el agua ligada es aquella porción que se congela a -20ºC, por lo que también se llama agua no congelable.

El agua libre, también llamada agua congelable y agua capilar, es la que se volatiliza fácilmente, se pierde en el calentamiento, se congela primero y es la principal responsable de la actividad de agua.

La relación de concentraciones entre la “libre” y la “ligada” se incrementa en la medida en que el producto contiene más agua, mientras que en los deshidratados, dicha relación se reduce considerablemente. Consideran que el agua ligada está fuertemente unida al alimento por medio de puentes de hidrògeno, pero en otros establecen que dicha agua solo esta físicamente atrapada en una matriz muy viscosa que no permite su movimiento y difusión y, por lo tanto, no está disponible.

El agua de las capas más internas se consideraría como ligada (que corresponde hasta aproximadamente 0.5 g/g de solido) mientras que las más externas como, “libre”.

                  Figura 2. velocidad relativa de reacción respecto a

                                           la actividad de agua 

Estos conceptos se relacionan con la capacidad de retención de agua de diversas proteínas y polisacáridos, que en forma natural integran tejidos y que por su hidratación le proporcionan frescura a los alimentos; además, por esta misma razón, dichos polímeros se emplean como aditivos en la industria alimentaria. La capacidad de retención de agua es una medida de la cantidad del líquido que puede quedar atrapado en una red, sin que exista exudación o sinéresis en la figura 2 se aprecian tres zonas hipotéticas en las que se puede dividir el agua contenida en un producto.

La que integra la zona III se considera “libre”, se encuentra en macrocapilares y forma parte de las soluciones que disuelven las sustancias de bajo peso molecular, es la más abundante, fácil de congelar y evaporar, y su eliminación reduce la actividad del agua a 0.8.

En la zona II, el agua se localiza en diferentes capas más estructuradas y en microcapilares; es más difícil de quitar que la anterior, pero al lograrlo se obtienen valores de la actividad del agua de aproximadamente 0.25. Esta fracción correspondería, junto con la monocapa, al agua “ligada”.

Por último, el agua en la zona I equivale a la capa monomolecular y es la más difícil de eliminar en los procesos comerciales de secado; en algunos casos se puede reducir parcialmente en la deshidratación, pero esto no es recomendable, ya que, además de que se requiere mucha energía y se daña el alimento, su presencia ejerce un efecto protector, sobre todo contra las reacciones de oxidación de lípidos, porque actúa como barrera del oxígeno.

ACTIVIDAD DE AGUA

El agua es, quizás, el factor individual que más influye en la alterabilidad de los alimentos. Se ha demostrado que alimentos con el mismo contenido de agua se alteran de forma distinta, por lo que se deduce que la cantidad de agua no es por sí sola una herramienta indicativa del deterioro de los alimentos. De este hecho surge el concepto de Actividad de agua (aw), que indica la fracción del contenido de humedad total de un producto que está libre, y en consecuencia, disponible para el crecimiento de microorganismos y para que se puedan llevar a cabo diversas reacciones químicas que afectan a su estabilidad.

Propiedades físicas

La aw también está relacionada con la textura de los alimentos. Los alimentos con una aw elevada tienen una textura más jugosa, tierna y masticable. Cuando la aw de estos productos disminuye, aparecen atributos de textura indeseables como dureza, sequedad y endurecimiento. En cambio, los alimentos con una aw baja son crujientes y quebradizos; sí su aw aumenta, la textura cambia, produciéndose el reblandecimiento del producto. La aw también afecta a otras propiedades como la agrupación y aglutinación de productos en polvo y granulados.

Crecimiento microbiano

La aw es un factor crítico que determina la vida útil de los productos. Este parámetro establece el limite para el desarrollo de muchos microorganismos, mientras que otros parámetros como temperatura, pH o contenido en azúcares, generalmente influyen en la velocidad de crecimiento. La aw más baja para el crecimiento de la mayoría de las bacterias que producen deterioro en alimentos está alrededor de 0,90. La aw para el crecimiento de hongos y levaduras está próxima a 0,61. El crecimiento de hongos micotoxigénicos se produce con valores de aw cercanos a 0,78. 

https://avdiaz.files.wordpress.com/2008/09/actividad-del-agua.pdf

http://blog.actividaddeagua.com/wp-content/uploads/2014/05/Fundamentos-de-actividad-de-agua.pdf

ISOTERMAS DE ADSORCIÒN Y DESORCIÒN

Las propiedades coligativas, reologicas y de textura de un alimento dependen de su contenido de agua, aun cuando este también influye definitivamente en las reacciones físicas, químicas, enzimáticas y microbiológico que se describen en otros capítulos de texto. Solo una fracción del agua llamada actividad del agua, es capaz se propiciar estos cambios y es aquella que tiene disponibilidad y movilidad. 

La adsorción puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a concentrarse en la interface, donde la composición interracial es diferente a las composiciones correspondientes al seno de las fases. 

Hay una clara diferencia entre el fenómeno de adsorción y el de absorción, en el segundo existe una penetración física de una fase en la otra; sin embargo, es factible que ambos sucedan simultáneamente, y en este caso puede ser muy difícil separar los efectos de ambos fenómenos, inclusive un fenómeno puede afectar al otro. 

Prácticamente la isoterma de adsorción de un producto representa la cinética con la que adsorbe la humedad del medio que la rodea y con la que se hidrata; es muy importante conocer esto ya que, por ejemplo, refleja el comportamiento de la leche deshidratada almacenada en atmósferas húmedas; de manera semejante, la isoterma de deserción equivale al proceso de deshidratación. Por estas razones, es muy importante conocer estas curvas, ya que con base en ellas se pueden estructurar sistemas de almacenamiento, secado, rehidratación,etc., y determinar la estabilidad de un gran número de alimento tales como granos, frutas, hortalizas, cárnicos, etcétera 

IMPORTANCIA DE LOS ISOTERMAS DURANTE EL PROCESAMIENTO DE LOS ALIMENTOS. 

Continuamente se están haciendo modificaciones basadas en los higrómetros comerciales para lograr una mayor exactitud y rapidez en las determinaciones de la actividad acuosa. En los laboratorios que no cuentan con estos instrumentos. Las isotermas de adsorción y

de desorción se determinan gravimétricamente; para esto, se colocan muestras del alimento en distintas dunaras cerradas en cuyo interior se generan atmósferas con una humedad relativa conocida y estable. De esta forma, al alcanzar el equilibrio con la humedad del aire. Se determina el contenido de agua del alimento con lo que se obtiene un par de valores que se pueden graficar; la operación se repite con tantas humedades como se considere necesario. Dichas atmósferas de humedad constante se logran con el empleo de soluciones saturadas de algunas sales que generan HR conocidas.

La cinética de adsorción de los polvos es muy importante, ya que con base en ella se tiene que diseñar el empaque y determinar las condiciones de almacenamiento; aunque cada producto se hidrata de manera diferente, esto se puede modificar con la ayuda de aditivos o manipulando las condiciones de procesamiento que se usan en su elaboración. En un mismo alimento se observan diferentes patrones de adsorción; por ejemplo, la abulnina del huevo se hidrata más rápidamente cuando no contiene la yema, posiblemente te porque en ésta existen lípidos que rechazan el agua; la influencia de los hidratos de carbono también desempeña un papel muy importante en este comportamiento. 

                 Conservacion de alimentos por extraccion de actividad de agua

                  ver video en: https://www.youtube.com/watch?v=RxDcQLUZQv0&t=89s

CONCLUSIÓN

El agua, un elemento esencial para la vida, es además uno de los principales componentes de los alimentos y, por sí sola, un factor determinante para su conservación y seguridad.

En los alimentos se puede encontrar dos tipos de agua: el agua ligada y agua libre, la ligada hace referencia aquella agua que es mas difícil de extraer también llamada agua no congelable, por otro lado el agua libre es aquella congelable y fácil de extraer del alimento.

La actividad de agua (aw) es la cantidad de agua libre en el alimento, es decir, el agua disponible para el crecimiento de microorganismos y para que se puedan llevar a cabo diferentes reacciones químicas. Tiene un valor máximo de 1 y un valor mínimo de 0. Cuanto menor sea este valor, mejor se conservará el producto. La actividad de agua está relacionada con la textura de los alimentos: a una mayor actividad, la textura es mucho más jugosa y tierna; sin embargo, el producto se altera de forma más fácil y se debe tener más cuidado.

A medida que la actividad de agua disminuye, la textura se endurece y el producto se seca más rápido. Por el contrario, los alimentos cuya actividad de agua es baja por naturaleza son más crujientes y se rompen con facilidad. En este caso, si la actividad de agua aumenta, se reblandecen y dan lugar a productos poco atractivos. En ambos casos, el parámetro de la actividad de agua del alimento es un factor determinante para la seguridad del mismo y permite determinar su capacidad de conservación junto con la capacidad de propagación de los microorganismos.

Anexos

GLOSARIO

1. · -. Agua libre: también llamada agua congelable y agua capilar, es la que volatiliza fácil y rápidamente. 
2. -. Agua ligada: aquella porción que no congela a -20oc, por lo que también se le llama agua no congelable. 
3. · Bet: brunawer, emmett y teller) cantidad suficiente para formar la llamada capa monomolecular. 
4. · Capacidad de retención del agua: medida de la cantidad del líquido que puede quedar atrapado en una red, sin que exista exudación o síntesis. 
5. · Contenido de agua en un alimento: se refiere, en general, a toda el agua de manera global. 
6. · F: fugacidad del disolvente de la solución. 
7. · Fugacidad: medida de la tendencia de un líquido a escaparse de una solución. 
8. · Fo: fugacidad del disolvente puro. 
9. · Hr: humedad relativa. 
10. · Ma: moles de agua. 
11. · Ms: moles de soluto (g/pm). 
12. · P: presión de vapor del agua del alimento. 
13. · Po: presión de vapor del agua pura. 
14. · P/Po: presión de vapor relativa. 
15. · Zona I: equivale a la capa monomolecular y es la más difícil de eliminar. 
16. · Zona II: el agua se localiza en diferentes capas más estructuradas y en microcapilares. 
17. · Zona III: se considera libre se encuentra en macro capilares. 

Fuentes Bibliograficas

extraido de:
https://avdiaz.files.wordpress.com/2008/09/actividad-del-agua.pdf

extraido de:
http://blog.actividaddeagua.com/wp-content/uploads/2014/05/Fundamentos-de-actividad-de-agua.pdf

Badui, Salvador..(2006). Química de los alimentos. Ciudad de México: Editorial Pearson.