Clase 1 2e3d5d

QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Docentes: Mabel Rembado Paula Sceni

Primer cuatrimestre 2009

Universidad Nacional de Quilmes Departamento de Ciencia y Tecnología R.S. Peña 352 – (B1876BXD) Bernal – Bs As – Argentina Tel 4365 7161 Fax 4365 7132

Profesora

Lic. Mabel Rembado Instructora

Ing. Paula Sceni

PRIMER CUATRIMESTRE 2009

QUÍMICA DE ALIMENTOS PROGRAMA • •

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Unidad 1 Alimento. Concepto. Constituyentes de los alimentos. Tipo y función de cada componente. Importancia para el mantenimiento de la vida. Aportes material y energético. Relación con el metabolismo. Ingredientes. Materias primas. Aditivos. Importancia del agua. Actividad acuosa y estabilidad de los alimentos. Agua. La molécula de agua. Propiedades disolventes del agua. Interacciones del agua con sustancias apolares. Efecto de los solutos en la estructura del agua. Efecto de los solutos en la estructura del hielo. Actividad de agua. Isotermas de sorción de agua. Aplicaciones de las isotermas de sorción en Tecnología de Alimentos.

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Unidad 2 Hidratos de carbono. Clasificación. Monosacáridos. Estructuras lineales y cíclicas. Propiedades físicas y químicas. Derivados. Unión glicosídica. Hidrólisis. Reacciones de los carbohidratos acíclicos. Deshidratación. Degradación térmica. Pardeamiento Disacáridos de uso frecuente. Polisacáridos: almidones, dextrinas, pectinas, celulosas, gomas para uso alimenticio. Estructuras, reacciones, derivados,. Funcionalidad.

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Unidad 3 Lípidos. Clasificación. Lípidos saponificables. Ceras, grasas y aceites. Ácidos grasos. Propiedades físicas. Propiedades químicas. Química del procesado de grasa y aceites: hidrogenación, interesterificación. Distribución de los acilgliceroles en los productos naturales, consistencia, emulsiones y emulsionantes. Lípidos complejos: fosfolípidos, glicolípidos, lipoproteínas. Lípidos insaponificables: esteroides, terpenos, vitaminas. Cristalización de lípidos. Usos y funcionalidad en la industria alimenticia.

QUÍMICA DE ALIMENTOS PROGRAMA • •

Unidad 4 Aminoácidos y proteínas. Aminoácidos: estructura; propiedades físicas y químicas. Unión peptídica. Péptidos. Proteínas: clasificación; función; estructuras; hidrólisis; estabilidad. Desnaturalización de proteínas. Funcionalidad de los prótidos en los alimentos. Modificación de las proteínas de los alimentos durante el procesado y almacenamiento.

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Unidad 5 Enzimas: clasificación; función; especificidad, catálisis, regulación, factores que influencian la actividad enzimática. Enzimas inmovilizadas. Enzimas endógenas y exógenas. Acción de pectinasas, amilasas, proteasas, lipasas, fitasas, etc. Pardeamiento enzimático. Inhibidores enzimáticos.

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Unidad 6 Vitaminas y minerales. Características. Importancia. Fuentes principales de obtención. Causas generales que originan pérdidas de vitaminas y minerales. Enriquecimiento, fortificación y restitución. Vitaminas hidrosolubles. Vitaminas liposolubles. Propiedades químicas de los minerales y su biodisponibilidad. Optimización de la retención de nutrientes.

QUÍMICA DE ALIMENTOS PROGRAMA • •

Unidad 7 Pigmentos y otros colorantes. Clorofilas, mioglobina, hemoglobina, antocianinas, flavonoides, taninos, betalaínas, quininas y xantonas, carotenoides. Características físicas y químicas. Estudio de su estabilidad frente a los agentes comunes empleados en el procesado y conservación de los alimentos. Condicionamientos tecnológicos.

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Unidad 8 Componentes perjudiciales o potencialmente perjudiciales de los alimentos Concepto de alimento inocuo. Componentes tóxicos naturales de los alimentos de origen vegetal y animal. Acción de los aditivos alimentarios. Productos del procesamiento de los alimentos. Contaminantes accidentales. Productos del crecimiento microbiano. Micotoxinas. Toxinas bacterianas.

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Unidad 9 Aditivos alimentarios. Definición. Clasificación. Aspectos económico, legal y tóxico de su empleo en la tecnología de los alimentos. Caracterización de cada grupo. Utilización. Coadyuvantes de tecnología.

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Unidad 10: Estudio particular de algunos sistemas alimentarios Composición química, estructura, nutrientes presentes y su modificación por procesos tecnológicos de los principales sistemas alimentarios: tejido muscular (carnes), fluidos nutritivos (en particular la leche) y cereales.

CRONOGRAMA

CRONOGRAMA

BIBLIOGRAFIA Carácter general Badui, S.D., Química de los Alimentos (2006). Ed. Pearson. México. Belitz, H.D., Grosch, W. Química de los Alimentos (1997). Ed Acribia. España. Cheftel, J.C, Cheftel, H. Bioquímica de los Alimentos, Tomo I y II (1992). Ed Acribia. España. Cheftel, J.C, Cuq, J. L, Lorient, D. Proteínas alimentarias. (1989). Ed Acribia. España. Coenders, A. Química culinaria. Estudio de lo que le sucede a los alimentos antes, durante y después de cocinados. (1996) Ed Acribia. España. Coultate, T.P. Manual de Química y Bioquímica de los alimentos (1998). Ed Acribia. España. Fennema, O. Química de los Alimentos (2000). Ed Acribia. España. Linden, G., Lorient, D. Bioquímica agroindustrial. Revalorización alimentaria de la producción agrícola (1996). Ed Acribia. España. Ordóñez, J.A. Tecnología de los Alimentos. Volumen I. Componentes de los alimentos y procesos (1998). Ed. España Ordóñez, J.A. Tecnología de los Alimentos. Volumen II. Alimentos de origen animal (1998). Ed Síntesis. España. Ott, D.B. Manual de laboratorio de Ciencia de los Alimentos. (1992). Ed Acribia. España. Pilosof, A.M.R, Bartholomai, G.B. Caracterización Funcional y Estructural de Proteínas (2000). Ed Eudeba. Argentina. Primo Yúfera, E. Química de los Alimentos (1999). Editorial Proeme. España. Código Alimentario Argentino. Disponible en la web: www.delacanal.com.ar ( y contraseña disponible en biblioteca) www.anmat.gov.ar Reglamento MERCOSUR. Disponible en la web: www.delacanal.com.ar ( y contraseña disponible en biblioteca)

BIBLIOGRAFIA • •

b) Temas especiales Ashlimme E., La leche y sus componentes. Propiedades química y físicas (2002), Ed Acribia, España. • Beckett, S.T., Fabricación y uso industrial del chocolates (1994), Es Caribia, España. • Cakebread S., Dulces elaborados con azúcar y chocolate (1981), Ed Acribia, España. • Callejo González M.J., Industrias de cereales y derivados (2002), AMV Editores. • Carwain S, Fabricación de pan (2002), Linda S. Young Editores o Cubero N., y otros, Aditivos Alimentarios, (2002), Ed Mundiprensa, España • Guy R.,Extrusión de alimentos (2002), Ed Acribia, España. • Hoseney R., Principios de ciencia y tecnología de los cereales (1991), Ed. Acribia, España. • Prandl O., Tecnología e higiene de la carne (1994), Ed Acribia, España. • Price J., Ciencia de la carne y de los productos cárnicos, (1994) Ed Acribia, España. • Quaglia. G., Ciencia y tecnología de la panificación (1991), Ed Acribia, España. • Varnam A., Leche y productos lácteos (1995), Ed Acribia, España. • Veisseyre R., Lactología técnica (1988) Ed Acribia, España.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR Y EVALUAR DURANTE LA CURSADA • • • • • • • • •

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Comprender las propiedades y reacciones de los componentes alimentarios. Conocer la química de los alimentos para controlar las reacciones en los alimentos Comprender las reacciones químicas que limitan la vida útil de un producto. Usar técnicas comunes de laboratorio en química básica y de los alimentos Comprender las técnicas analíticas aplicadas a los alimentos. Seleccionar bien una técnica analítica ante un problema concreto. Demostrar pericia en el análisis de alimentos en los laboratorios Comprender los procesos de conservación y fermentación de alimentos Comprender las fuentes y variabilidad de las materias primas y su incidencia en las operaciones de procesado. Conocer los mecanismos de crecimiento de microorganismos y deterioro de los alimentos y los métodos para controlarlos. Comprender los principios que hacen que un producto sea seguro para el consumo.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR Y EVALUAR DURANTE LA CURSADA • • • • • • • • • • • • • •

Comprender los principios y practicas corrientes de las técnicas de procesado Comprender el efecto de los parámetros del proceso en la calidad del producto. Ser capaz de aplicar e incorporar los principios de la ciencia de los alimentos a situaciones y problemas del mundo real Ser capaz de aplicar los principios de las ciencias de los alimentos al control y aseguramiento de la calidad Comprender los principios básicos del análisis sensorial Demostrar el uso de habilidades de comunicación escrita y oral. Definir un problema, identificar posibles causas y posibles soluciones y realizar recomendaciones bien fundamentadas. Aplicar pensamiento crítico a nuevas situaciones Aplicar las capacidades necesarias para abordar un aprendizaje continuo en su vida Trabajar con otros de manera efectiva Buscar en forma individual información técnica y no técnica Usar adecuadamente recursos provistos por bibliotecas istrar tiempos en forma efectiva Coordinar proyectos grupales

NÓMINA DE TRABAJOS PRÁCTICOS • • • • • • • • • • • • • • •

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TP Nº 1: Hidratos de carbono (mono y disacáridos) TP Nº 2: Funcionalidad de hidratos de carbono simples TP Nº 3: Almidones: Caracterización y propiedades funcionales TP Nº 4: Hidrocoloides: pectinas y otras gomas. Caracterización y propiedades funcionales TP Nº 5: Lípidos: Reacciones de caracterización y de rancidez. TP Nº 6: Aminoácidos y proteínas: reacciones de caracterización TP Nº 7: Proteínas: Propiedades funcionales I: Emulsiones y espumas TP Nº 8: Proteínas: Propiedades funcionales II: Hidratación TP Nº 9: Enzimas TP Nº 10: Pigmentos vegetales TP Nº 11: Sistemas alimentarios: Productos lácteos y sustitutos TP Nº 12: Sistemas alimentarios: Carnes - Estudio del color y la retención de agua. TP Nº 13: Sistemas alimentarios: Carnes - Efecto de proteínas de soja en hamburguesas. TP Nº 14: Sistemas alimentarios: Cereales - Funcionalidad de hidratos de carbono y lípidos en masas TP Nº 15: Sistemas alimentarios: Cereales - Proceso de panificación y efecto de aditivos TP Nº 16: Sistemas alimentarios: Cereales - Panificación con distintas harinas

NÓMINA DE SEMINARIOS • • • • • • • • • • • • •

Seminario Nº 1: El agua en los alimentos Seminario Nº 2: Hidratos de carbono Seminario Nº 3: Lípidos Seminario Nº 4: Aminoácidos y proteínas Seminario Nº 5: Enzimas Seminario Nº 6: Vitaminas y minerales Seminario Nº 7: Pigmentos Seminario Nº 8: Aditivos alimentarios Seminario Nº 9: Componentes perjudiciales Seminario Nº 10: Sistemas alimentarios: leche y productos lácteos Seminario Nº 11: Sistemas alimentarios: carnes y derivados. Seminario Nº 12: Sistemas alimentarios: cereales y derivados Seminario Nº 13: Integración.

RÉGIMEN DE CURSADA Y APROBACIÓN DE LA ASIGNATURA La materia consta de 6 horas de clases semanales divididas en clases de seminarios y trabajos prácticos de laboratorio. Además habrá dos horas de consulta por semana. Para aprobar la materia el alumno deberá:

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Aprobar los parciales. Aprobar los trabajos prácticos. Aprobar los seminarios. Aprobar un coloquio integrador.

Alimento “toda sustancia o mezcla de sustancias naturales o elaboradas que, ingeridas por el hombre, aporten a su organismo los materiales y la energía necesarios para el desarrollo de sus procesos biológicos. Se incluyen en esta definición las sustancias o mezclas de sustancias que se ingieren por hábito, costumbres, tengan o no valor nutritivo”. • http://www.anmat.gov.ar/CODIGOA/CAA1.HTM

Sistema alimentario • Alimentos

• Productos alimentarios

Ingredientes de los alimentos • • • • •

Agua Hidratos de carbono Lípidos Proteínas (enzimas) Vitaminas y minerales

• Aditivos alimentarios

Agua • Alimentos perecederos y no perecederos • Vida útil (consumir antes de y fecha de vencimiento) , (rótulos) • Concepto de actividad de agua

Algunos alimentos de consumo masivo 1

2

3

4

Hidratos de carbono Los hidratos de carbono o carbohidratos son moléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Según su estructura, se los pueden clasificar en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos Los monosacáridos son los carbohidratos más simples: poseen entre 3 y 6 átomos de carbono.

Hidratos de carbono Los hidratos de carbono reciben este nombre debido a que su fórmula molecular se puede expresar en forma general como Cx(H2O)y. • En el caso de los polisacáridos es más dificil expresar la forma molecular, pero se podria representar como Cn(H2O)n-x, donde x es la cantidad de enlaces que posee dicho polisacárido.

Algunos hidratos de carbono: monosacáridos • Glucosa • Fructosa • galactosa

Más hidratos de carbono: disacáridos • Maltosa • Lactosa • sacarosa

Algunos polisacáridos • Almidones

• pectinas

Más polisacáridos: las fibras • Vegetales: fuentes de fibras alimentarias

• Los cereales integrales y el salvado

Más polisacáridos: las gomas • • • • •

Alginatos Goma xantán Goma carragen Goma de algarrobo Goma arábiga

Propiedades funcionales: mono y oligosacáridos • Sabor dulce • Afinidad con el agua

• Formación de cristales, vidrios y gomas

Propiedades funcionales: mono y oligosacáridos • Reacciones de coloración • colorante caramelo

Reacción de pardeamiento no enzimático o de Maillard

Propiedades funcionales: los polisacáridos • Espesantes • Gelificantes • estabilizantes

Espesante (postre)

estabilizante (yogurt)

gelificante (flan)

Lípidos • Conjunto complejo de sustancias químicas de estructuras diferentes que poseen en común la propiedad de ser solubles en solventes no polares tales como éter, benceno y otros, y ser escasamente soluble o insoluble en solventes polares como el agua. • Si se presentan al estado líquido a temperatura ambiente se los denomina aceites y, si en cambio, se presentan sólidos se los denomina grasas.

Lípidos simples: los TG y sus AG

O

O H2C

OH

HC

OH

H2 C

OH

HO +

HO

C O

R

C R O HO C R

H2 C

O

C O

R

HC

O

C R O

H2 C

O

C

R

+ 3 H2O

Los fosfolípidos

ésteres que contienen ácido fosfórico en reemplazo de un ácido graso, combinado con un compuesto nitrogenado (base)

Ácidos grasos saturados NOMBRE COMÚN acido butírico ácido caproico ácido caprílico ácido cáprico ácido láurico acido mirístico ácido palmítico ácido esteárico Ácido araquídico

CANTIDAD DE ATOMOS DE CARBONO 4 6 8 10 12 14 16 18 20

NOMENCLATURA QUIMICA ácido butanoico ácido hexanoico ácido octanoico ácido decanoico ácido dodecanoico ácido tetradecanoico acido hexadecanoico ácido octadecanoico ácido eicosanoico

FUENTES manteca manteca aceite de coco, leche de cabra aceite de coco, leche de cabra aceite de coco aceite de palma aceite de palma grasas animales Grasas animales

Ácidos grasos no saturados • CH3 (CH2)7HC=CH (CH2)7COOH

ácido oleico • CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

ácido linoleico (omega 6) • CH3CH2 CH =CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

ácido linolénico (omega 3)

caproico

caprílico

cáprico

láurico

mirístico

palmitico

esteárico

esteárico

oleico

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0 21 25 11 6 8 7 6

18.0 2 35 3 2 3 5 2

18.1 28 32 52 59 6 22 35

18.2 44 3 30 20 2 61 52

6

4

2

1

4

3

47

3

19

14 3

26

14

44

9

37 52 12 10

12 5 3 2

13 18 75 19

2 12 7 62

linoleico

butírico algodón cacao maní canola coco girasol maíz manteca de cerdo manteca de cerdo palma oliva soja

4.0

18.3

9

2 3

Aceite de semilla y oliva

Manteca, grasa y margarinas Obtención de manteca Grasa vacuna y de cerdo Margarinas Puntos de fusión: longitud de cadena, isomería, posición del doble enlace, saturación

Propiedades funcionales • Palatabilidad • Alimentos enteros y “light” por ej yogures • Fluido caloportador: diferencia entre agua y aceite: el significado de “cocinar” • Friabilidad de masas: capacidad de desmenuzarse

Aminoácidos y Proteínas OH

Enlace peptídico

Propiedades funcionales Geles

Espumas

Propiedades funcionales Emulsiones

Masas

Propiedades funcionales Extrusados

Quesos untables fibras

Enzimas Catalizadores biológicos Favorables y desfavorables: Exógenas y endógenas

Vitaminas y minerales • Vitaminas hidrosolubles: Complejo B y C • Vitaminas liposolubles: A,D,E y K • Fuentes y preservación por procesos tecnológicos: efecto de pH, calor, luz, desgrasado

Aditivos alimentarios todo ingrediente agregado a los alimentos con el objeto de cumplir alguna de las siguientes funciones: • Mejorar el valor nutritivo. • Aumentar la estabilidad o capacidad de conservación. • Incrementar la aceptabilidad de los alimentos, mejorando sus características sensoriales (aroma, sabor, color, textura). • Permitir la elaboración económica y en gran escala de alimentos de composición y calidad constante en función del tiempo.

Aditivos Aditivo

Abreviatura

Conservante

CONS

Acidulante

ACI

Antioxidante

ANT

Edulcorante

EDU

Colorante

COL

Aromatizante/ Saborizante

ARO

Resaltador del sabor

EXA

Espesante

ESP

Gelificante

GEL

Estabilizante

EST

Emulsionante

EMU

Leudante químico

RAI

Ejemplo Ácido benzoico y sus sales, ácido sórbico y sus sales, ácido propiónico y sus sales, dióxido de azufre y sulfitos, nitratos y nitritos. Ácido cítrico, ácido acético, ácido fosfórico. BHA, BHT, galatos. Ciclamato de sodio, sacarina, aspartame, acelsulfame. Tartrazina, amarillo ocaso, caramelo, azul patente V. Maltol. Glutamato de sodio, maltol, etilmaltol Almidones, goma guar, goma garrofín, goma xantán, , Carragenes, gelatina, pectina Goma guar, goma tara, goma garrofín, goma xantán, carragenina. Lecitina, mono y diglicéridos, polisorbatos. Bicarbonato de sodio o de amonio

Alimentos que los contienen Mayonesas, mermeladas, salsas, productos de panadería. Mermeladas, mayonesas, gaseosas. Aceite, margarinas, aderezos. Bebidas, productos de pastelería, lácteos, productos bajos en calorías Bebidas, golosinas, yogures, flanes, helados. Bebidas, caramelos, productos de panadería. Caldos, sopas deshidratadas, aderezos. Mermeladas, yogures batidos o bebibles, helados. Flanes, yogures firmes, jaleas. Leche chocolatada, bebidas. Chocolates, embutidos, margarinas, helados. Panificados.

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