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CUESTIONARIO
1.- Responder:
a) Indique valores aproximados porcentuales de la presencia de agua en:
ALIMENTO CONTENIDO DE AGUA (%)
CARNES
Cerdo, cortes magros 53-60
Vacuno, cortes magros 50-70
Pollo, carne sin piel 74
Pescado 65-81
FRUTAS
Bayas, cerezas, peras 80-85
Manzanas, duraznos, naranjas 85-90
Fresas, tomates 90-95
VERDURAS
Paltas, arverjas (verdes) 74-80
Beterragas, brócolis, zanahorias, papa 80-90
Espárragos, frejoles (verdes), coles,
lechugas90-95
b) Indique valores de actividad acuosa de alimentos de consumo masivo. ¿Qué relación existe
entre estos valores y el contenido de humedad de cada alimento?
ALIMENTO ACTIVIDAD DE AGUA (aw)
Leche Fluida 0.97
Frutas, verduras, jugos 0.97
Huevos, carnes 0.97
Quesos, pan 0.93- 0.96
Mermeladas 0.82- 0.94
Leche condensada 0.83
Pastas secas 0.50
Leche en polvo 0.20
Legumbres 0.97
Jugo de frutas 0.97
Embutidos de higado 0.96
Salchichon seco 0.93
Miel de abeja 0.75
Frutas secas 0.72 – 0.80
La Aw tiene un valor de 0 a 1 y esta dada por la relación que existe entre la presión de vapor de
un alimento dado en relación con la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura.
Algunos ejemplos de alimentos según su aw:
Tienen aw de 0.98 o superior las carnes y pescados, las frutas, hortalizas y verduras
frescas, la leche, las hortalizas en salmuera enlatadas, las frutas enlatadas en jarabes
diluidos. En este rango de aw crecen sin impedimento alguno todos los microorganismos
causantes de toxiinfecciones alimentarias y los que habitualmente dan lugar a
alteraciones, excepto los xerófilos (microorganismos adaptados a la “sequedad”) y
halófilos extremos (que viven en gran presencia de sal).
Tienen aw entre 0.98 y 0.93 la leche concentrada por evaporación, el concentrado de
tomate, los productos cárnicos y de pescado ligeramente salados, las carnes curadas
enlatadas, los embutidos fermentados (no secos), los embutidos cocidos, los quesos de
maduración corta, queso de pasta semidura, las frutas enlatadas en almibar, el pan, las
ciruelas con un alto contenido en agua. Casi todos los microorganismos conocidos
causantes de toxiinfecciones alimentarias pueden multiplicarse al menos a los valores
mas altos de aw comprendidos en este intervalo.
Tienen aw entre 0.93 y 0.85 los embutidos fermentados y madurados, el queso Cheddar
salado, el jamón tipo serrano, la leche condensada azucarada. Entre las bacterias
conocidas, sólo una (Staphylococcus aureus) es capaz de producir intoxicación
alimentaria a estos niveles de aw pero pueden crecer muchos mohos productores de
micotoxinas.
Tienen aw entre 0,85 y 0,60 los alimentos de humedad intermedia, las frutas secas, la
harina, los cereales, las confituras y mermeladas, las melazas, el pescado muy salado, los
extractos de carne, algunos quesos muy madurados, las nueces. Las bacterias patógenas
no crecen en este intervalo de aw. La alteración, cuando ocurre, se debe a
microorganismos xerófilos, osmófilos (crecen en altas concentraciones de azúcar) o
halófilos.
Tiene aw inferior a 0,60 los dulces, el chocolate, la miel, los fideos, las galletas, las
papas fritas, las verduras secas, huevos y leche en polvo. Los microorganismos no se
multiplican por debajo de una aw de 0,60 pero pueden permanecer vivos durante largos
períodos de tiempo.
La aw, se relaciona con el contenido de agua de los alimentos, cuando se elaboran las curvas
de adsorción y desorción. La velocidad con que un alimento adsorbe agua, no es igual a la
pérdida de la misma, en muchos alimentos la isoterma de desorción se deforma hacia la
izquierda de la isoterma, dicha diferencia se conoce como "efecto de histéresis".
Duck Worth (1976), dividió los alimentos en tres categorías de acuerdo a la proporción de su
contenido de agua, en:
Baja humedad (0- 0.6 presión de vapor de agua)
Media humedad (0.6-0.9)
Alta humedad (0.9-0.99)
El aw está relacionada íntimamente con reacciones de deterioro en los alimentos, entre ellas
están:
Reacciones enzimáticas
Pardeamiento no enzimático
Oxidación lipídica
Crecimiento de microorganismos
Cabe anotar que del buen manejo que se haga sobre el contenido de agua y su actividad, se
podrá tener un producto de excelentes características nutricionales y organolépticas, ya que,
la gran mayoría de los productos están en esa franja peligrosa, entre 20 a 60% de humedad y
son llamados productos o alimentos de humedad intermedia, en donde se propicia el deterioro
de los productos, dándose alguna de las reacciones mencionadas anteriormente.
2.- Responder lo siguiente:
a) ¿Cómo interactúa el agua con los solutos?
La interacción agua-soluto implica la alteración del soluto como la de la propia agua. Las
sustancias hidrofilicicas interactúan fuertemente con el agua mediante mecanismos dipolo-dipolo,
modificando la estructura y la movilidad del agua, así como la de la sustancia hidrofilica. Mientras
que los grupos hidrofobicos de las sustancias añadidas interactúan débilmente con el agua
adyacente, prefiriendo un ambiente no acuoso. El agua adyacente a los grupos hidrofobicos asume
un mayor grado de estructura que el agua pura, cambio termodinámicamente desfavorable debido a
la disminucion de la entropía. Para minimizar este cambio termodinámico los grupos hidrofobicos,
siempre que sea posible se agregan para reducir su contacto con el agua, proceso que se conoce
como interacción hidrofóbica.
b) ¿Por qué se tarda tanto en fundir hielo?
Debe tenerse presente que el calor de fusión es un indicador de cuanta oposición presenta un
kilogramo de una sustancia en estado solido a fundirse. A mayor calor de fusión, mayor oposición
a fundirse, y viceversa. Así el hielo con su elevada calor de fusión, tarda relativamente mucho
tiempo en fundirse.
c) ¿Por qué la velocidad de congelamiento y descongelamiento son diferentes?
3.- ¿Cómo puede modificarse la actividad de agua en un alimento para mejorar su
preservación?
La Aw indica el agua disponible que hay en un alimento (no el agua que hay). Su valor oscila entre
0 y 1. Así la actividad del agua será 1, la de la carne fresca 0.99, la actividad del agua de una
disolución saturada de sal 0.75.
La mayoría de las bacterias crecen bien en medios con una actividad del agua entre 0.98 y 1. A
actividad del agua inferior a 0.87 queda inhibido normalmente el desarrollo de bacterias.
MICROORGANISMOS Aw minima
Mayoria Gram - 0.97
Bacteria Mayoria Gram + 0.90
Levaduras 0.88
Mohos 0.80
La aw de un alimento se puede reducir de dos formas:
A través de la extracción de H2O
Añadiendo solutos como sales o azucares
Teniendo en cuenta la Aw los microorganismos se clasifican así:
Halófilos: Son microorganismos generalmente bacterias que no pueden crecer en ausencia
de sol.
Xerófilos: Son microorganismos que crecen en condiciones de sequedad o con una Aw
inferior a 0.85. Son los mohos y varias levaduras.
Osmófilos: Son microorganismos que crecen en medios con altas presiones osmóticas
(medios con alto contenido en azúcares). Son levaduras tolerantes al azúcar.
Entre los procesos para modificar la actividad de agua para una mejor conservación del alimento
tenemos:
a. Concentración:
Es el proceso de reducción del contenido de agua de los alimentos sin pasar al estado sólido.
Se utiliza para prepara extractos cárnicos, concentrados de tomate, zumos de frutas, leche
condensada, etc.
En algunos de estos productos como la Aw es alta (0.95) se requiere un proceso adicional para
dar estabilidad al producto como el enlatado o el congelado.
b. Desecación y deshidratación.
Desecación: Consiste en extraer la humedad contenida en los alimentos mediante las
condiciones ambientales naturales.
Deshidratación: Es el mismo proceso pero recurriendo a la acción del calor artificial.
La desecación o deshidratación lleva a disminuir la HR ó la Aw y en estas condiciones los
microorganismos no crecen y la mayoría de las reacciones químicas y enzimáticas de alteración
quedan detenidas.
El proceso de deshidratación se realiza mediante la vaporización, operación en la que
intervienen dos fenómenos fundamentales:
La transferencia de calor, de esta forma el agua se trasforma en vapor.
La transferencia de vapor a través y fuera del alimento.
El empleo de los productos deshidratados pasa por una última fase, la rehidratación que en
algunas ocasiones ofrece dificultades. En alimentos troceados como la verdura o la carne su
rehidratación depende de los trozos y del grado en que retienen agua, en líneas generales, la
rehidratación es mejor cuanto más pequeño son los trozos.
Si se trata de productos en polvo, su reconstitución depende de cuatro propiedades:
Humectabilidad: Es la capacidad de las partículas para absorber agua en la superficie e
iniciar la rehidratación. Depende del tamaño de las partículas. Si son excesivamente
pequeñas, forman grumos y no se humedecen individualmente.
Sumergibilidad: Es la capacidad de la partícula para hundirse en el agua.
Dispersabilidad: Es la facilidad con la que las partículas se distribuyen de forma
individual en la superficie.
Solubilidad: Es la velocidad y el grado de disolución de las partículas en el agua.
c. Liofilización
Consiste en extraer la humedad contenida en los alimentos congelando y sublimando esa
humedad (hielo),generalmente aportando calor a una presión muy baja.
Se utiliza para deshidratar alimentos líquidos sensibles de gran valor como el café siendo
especialmente apropiada para alimentos sólidos muy valiosos como gambas, setas, etc.
Está técnica es la que mejor conserva la forma, la textura, el color, el aroma y la capacidad de
rehidratación del alimento.
La liofilización consta de varias etapas:
- Congelación: Una de las ventajas de liofilizar es que la deshidratación se hace en un
medio sólido, por tanto, no hay líquidos ni solutos, no hay contracción de volumen y
prácticamente no existen reacciones químicas ni enzimáticas. Para que esto se cumpla,
la mayor parte del agua estará congelada y su temperatura será < - 20ºC.
- Desecación primera: Se trata de una sublimación de la mayor parte del agua
congelada. Un factor importante es la temperatura de secado, que variará según el
producto a liofilizar. Al principio del ciclo se utilizarán temperaturas altas. Durante la
desecación la temperatura de la superficie del producto se mantiene entre 40ºC - 70ºC.
Temperaturas superiores alteran las características organolépticas del producto.
- Desecación segunda: Como en esta fase ya no queda hielo, se puede aumentar la
temperatura de trabajo sin peligro de fusión.
Esta etapa es fundamental para evaporar la humedad residual que corresponde al AFL (agua
fuertemente ligada).
En la práctica se mantiene de 20 - 70 ºC durante 2 - 6 h.
4.- ¿Qué se entiende por agua libre o congelable y agua ligada o no congelable? ¿De qué depende
su presencia en los alimentos?
Se emplean estos términos para hacer referencia a la forma y al estado energético que dicho
líquido guarda en un alimento.
Se considera que el agua ligada es aquella porción que no congela a -20°C, por lo que también se
le 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.
Algunos investigadores consideran que el ¨ agua ligada¨ está fuertemente unida al alimento por
medio de puentes de hidrógeno, pero otros establecen que dicha agua sólo está físicamente
atrapada e una matriz muy viscosa que no permite su movilidad y difusión y por lo tanto no esta
disponible.
5.- Responder lo siguiente:
a) Indique en una Isoterma de Absorción el significado de cada una de las tres partes en que
usualmente se las divide:
La isoterma de adsorción de humedad permite conocer el contenido de humedad de equilibrio de
un alimento que se halla expuesto a un ambiente de humedad relativa y temperatura conocidas.
Visto de otra manera, la isoterma indica el valor de la actividad acuosa o humedad relativa de, un
alimento que contiene una determinada cantidad de agua, y es mantenido a temperatura constante
Si, en el segundo caso, el alimento es sometido a un ambiente de la misma temperatura pero de
menor humedad relativa, el alimento perderá humedad hasta llegar al punto indicado por la
isoterma, correspondiente a la nueva humedad relativa, y viceversa.
La isoterma puede ser dividida en tres regiones, de acuerdo a la condición del agua adsorbida por el
alimento. En la figura 1, la región A corresponde a la adsorción de agua hasta la monocapa
("monocapa" se define como la situación en la que una sola capa de moléculas de agua cubre la
totalidad de la superficie del alimento); la región B corresponde a la adsorción de agua en
multicapas; finalmente, la región C corresponde a la condensación de agua, en forma líquida,
dentro de los poros capilares del alimento. En la región C se produce la disolución de los
microsolutos del alimento.
b) Explique como varían las isotermas de absorción en función de la temperatura:
Son dependientes de la temperatura. A la misma humedad relativa cuanto mayor es la temperatura
menor será el contenido en agua. Y con contenidos en agua iguales, a mayor temperatura mayor
actividad de agua.
c) ¿Qué información brindan las isotermas en relación con la conservación de los alimentos?
El conocimiento de las isoterma de sorcion de un producto es esencial para poder determinar su
aw, conocido su contenido de humedad. Este generalmente se puede determinar mediante pruebas
de laboratorio de fácil ejecución (secado en horno a presión atmosferia, a vacio, destilación de
tolueno o metodods electrometricos). Existen hoy en dia aparatos que permiten la determinación
rápida de la aw de los alimentos com el Decagon, entre otros. La determinación de las isotermas de
sorcion se puede realizar por el método clásico, el cual es barato, preciso y de facial realización
experimental y que consiste en la utilización de soluciones sobresaturadas de sales con aw
conocido a las temperaturas estudiadas.
Las isotermas presentan gran interés ya que a partir de ellas se pueden predecir de forma
aproximada las actividades de agua de mezclas de alimentos si conocemos las isotermas
individuales de cada componente y la concentración en la que se van a presentar en el alimento
mezcla.
d) ¿Cómo se construye y qué significado tiene la curva de histéresis? ¿Por qué las curvas de
adsorción y desorción no son coincidentes?
La isoterma de desorción para un producto dado y una temperatura determinada, no es
superponible a la isoterma de adsorción; en teoría las dos curvas deberían seguir el mismo trazado
pero los experimentos permiten demostrar que no siempre ocurre así.
Ésta no coincidencia de las dos curvas se denomina Histéresis.
Las curvas de adsorción y desorción no coinciden de hecho durante la desorción, el equilibrio es
establecido, para el mismo contenido de agua, a mas baja presión de vapor durante la adsorción.
El fenómeno histéresis solo se ve con actividades de agua mayores a 0.2 – 0.3, lo cual indica que
sucede con el agua débilmente ligada. Este fenómeno es explicado por el hecho de que; el diámetro
de los capilares es mas ancho en la superficie que dentro, la presión de vapor necesaria para llenar
es mayor que para vaciar. Estas presiones parciales dependen del diámetro del orificio y de la
tensión de la superficie.
Explicado de otra manera a una aw dada, el contenido de agua del alimento durante la desorción
será mayor que durante la resorción.
6.- ¿Cómo varia la velocidad relativa de las reacciones degradativas de los alimentos en función
a la actividad del agua?
En la Figura se presenta el efecto de la actividad del agua sobre la velocidad de las principales
reacciones degradación relativa que pueden ocurrir en los alimentos. Para disminuir la
contaminación en los alimentos, donde sea factible, las materias primas deberían ser procesadas
mediante calor; además los IMF (alimentos de humedad intermedia) deberían ser preparadas bajo
condiciones higiénicas y refrigeración para asegurar un bajo recuento inicial de MO
(microorganismos) tolerantes a una determinada Aw. Si las características sensoriales del producto
lo permiten, la Aw de los IMF debería estar por debajo de 0,85 o el pH < 5.0 ya que uno de estos
obstáculos protege el producto contra la presencia de enterotoxina del estafilococo. Sin embargo,
IMF con una Aw< 0.90 son microbiológicamente estables si estos reciben un tratamiento térmico
suficiente para inactivar MO o si estos tienen "obstáculos" inherentes, los cuales inhiben el
desarrollo de MO indeseables. Si es posible, los IMF deberían ser empacados al vacío en
recipientes que ofrezcan impermeabilidad al oxígeno. Un bajo potencial de oxi-reducción (Eh) del
producto inhibe el crecimiento de hongos y la producción de enterotoxinas estafilocóccicas.