Algunas características del agua
El agua, uno de los cuatro componentes principales de los alimentos, es extremadamente importante en términos de su necesidad vital en la nutrición y sus efectos físicos, químicos y microbiológicos en los alimentos.
Para entender por qué el agua es tan importante para la alimentación es necesario conocer sus principales características.
El agua es un compuesto formado por el enlace covalente de dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno. La forma de la molécula de agua y el hecho de que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno en los enlaces O – H le dan al agua un carácter polar con extremos negativos y positivos. Algunas características del agua se proporcionan a continuación;
Se forma un enlace de hidrógeno entre las moléculas de agua entre el oxígeno de una molécula de agua y el hidrógeno de una molécula de agua vecina.
Los enlaces de hidrógeno de todas las moléculas de agua en el sistema tridimensional garantizan que la capacidad calorífica, la tensión superficial, los valores del punto de fusión, la evaporación, la entalpía de fusión, la adhesión y la fuerza de cohesión del agua sean altos.
La alta adherencia y fuerza de cohesión del agua le dan la capacidad de adherirse a una sustancia extraña, mojarla rápidamente y moverse fácilmente contra la gravedad, como en los capilares de las plantas.
El estado sólido del agua (hielo) tiene menos densidad que el estado líquido y también está relacionado con la cantidad de enlaces de hidrógeno formados entre las moléculas y la longitud de los enlaces de hidrógeno.
La presencia de extremos positivos y negativos en la molécula de agua asegura que los compuestos iónicos se disuelvan bien en agua. Sin embargo, los compuestos no iónicos pero polares, como el azúcar y los alcoholes primarios, también pueden disolverse en agua.
El efecto aquí se debe principalmente al establecimiento de enlaces de hidrógeno entre los extremos polares (entre el oxígeno del agua y el grupo carbonilo del compuesto soluto).
Formas de agua en los alimentos
Todos los alimentos contienen más o menos agua. Por ejemplo, el 70% de la carne y el 87% de la leche son agua. El contenido de agua de algunos alimentos se da en la mesa;
(Para obtener información detallada sobre la importancia del agua para la salud y las necesidades diarias de agua, consulte. Funciones del Agua en el Cuerpo y Necesidad Diaria de Agua)
Sin embargo, no toda el agua de estos alimentos actúa como agua y no tiene las propiedades del agua. En otras palabras, el agua existe en diferentes formas en la estructura de los alimentos. Estos formularios son los siguientes;
1. Agua Estructural: Es el agua que forma parte de componentes distintos al agua. No tiene características disolventes, no se congela a -40oC y tiene actividad acuosa nula. Constituye un ínfimo porcentaje del agua de los alimentos.
2. Agua Vecinal; Es agua la que se une a compuestos con fuertes polos hidrófilos. No tiene características disolventes, no se congela a -40oC y tiene actividad acuosa nula. Su elevada cantidad puede envolver los polos hidrófilos en una sola capa.
3. Agua Multicapa; Es la forma de agua que se conecta con el agua vecina. Debido a su proximidad a componentes distintos del agua, puede mostrar parcialmente las características del agua pura. La mayoría de ellos no se congelan a -40oC y pueden mostrar propiedades disolventes.
4. Agua Gratuita; Lejos de componentes distintos del agua en los alimentos; es la forma del agua sólo en la interacción agua-agua. Las características de esta agua son similares al agua salada diluida. El agua libre puede congelarse a temperaturas inferiores a 0oC y mostrar propiedades disolventes.
5. Agua Atrapada; Es el agua que queda entre grandes macromoléculas. Se puede eliminar fácilmente secándolo o congelándolo rápidamente. El agua atrapada es agua en pectina y geles de almidón, tejidos animales y vegetales.
Con base en esta clasificación, podemos decir que no toda el agua de los alimentos tiene propiedades acuosas. Esta información significa que no toda el agua de los alimentos se utiliza para reacciones y actividades físicas y químicas de los microorganismos.
Por lo tanto, es extremadamente importante saber qué cantidad de esa agua tiene propiedades acuosas y la cantidad de agua contenida en los alimentos en términos de conservación y procesamiento de los mismos. Por tanto, el periodo de conservación de dos alimentos que contengan la misma cantidad de agua puede diferir entre sí.
El parámetro conocido como “actividad del agua” se utiliza para evaluar la actividad del agua en los alimentos. La actividad del agua se define como la relación entre la presión del agua en el alimento y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. (Para información detallada ver Actividad del Agua en los Alimentos; Definición, Importancia y Efectos)
El símbolo de la actividad del agua es “aw.” La actividad del agua varía de 0 a 1 y se expresa sin unidades. Por ejemplo, la actividad acuosa del agua pura es 1, la de la miel es aproximadamente 0,60 y la leche en polvo es aproximadamente 0,2. La importancia de la actividad del agua puede quedar más clara si se explica de la siguiente manera.
La mayoría de las bacterias dañinas deben tener una actividad del agua de al menos 0,91 para sobrevivir. Si la actividad del agua de un alimento es inferior a 0,91, o si la actividad del agua se ha reducido por debajo de este valor mediante procesamiento (como secado o concentración), ese alimento ahora se ha convertido en un entorno donde la mayoría de las bacterias no pueden crecer.
Por tanto, estas bacterias ya no causarán ningún daño a los alimentos. Desde un punto de vista químico, la reacción de Maillard alcanza su velocidad máxima entre valores de 0,65-0,70 aw.
La actividad del agua es significativa, especialmente en alimentos que contienen alto contenido de aminoácidos y azúcares reductores. De manera similar, la cantidad de vitamina C en los alimentos está estrechamente relacionada con el valor de la actividad del agua del alimento. A medida que aumenta la actividad del agua, también aumenta la tasa de degradación de la vitamina C.
Sin embargo, no hay que olvidar que; si bien el parámetro de actividad del agua se utiliza eficazmente a temperaturas superiores al punto de congelación, pierde en gran medida su validez a temperaturas inferiores al punto de congelación.
Otro concepto importante para la relación entre los alimentos y el agua es el de “humedad de equilibrio.” Como es sabido, los alimentos toman agua del medio ambiente o ceden agua al medio ambiente.
Mientras que las galletas en el ambiente absorben agua del ambiente y se humedecen; Los tomates pierden agua y se secan en el mismo ambiente. Después de un cierto período, el contenido de humedad de los alimentos y el contenido de humedad del medio ambiente alcanzan un equilibrio y se estabilizan.
El punto en el que se alcanza el equilibrio se denomina “equilibrio del contenido de humedad” y se expresa en g de humedad/g de unidad de materia seca. Naturalmente, la cantidad de humedad de equilibrio varía según la temperatura y la humedad relativa del ambiente.
Las “isotermas de absorción” se forman trazando el contenido de humedad en equilibrio de los alimentos debido al intercambio de humedad con el medio ambiente. Llevar un alimento deshidratado al equilibrio mediante la absorción de humedad del medio ambiente se denomina “isoterma de adsorción.”
Trazar la fase en la que un alimento húmedo pierde agua y alcanza el equilibrio con la humedad ambiental se expresa como “isoterma de desorción.” Los datos de las isotermas de sorción se obtienen experimentalmente.
El contenido de humedad de equilibrio y las isotermas de sorción son extremadamente importantes en el almacenamiento y conservación de alimentos.
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