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

Achiote, anato Bixa orellana Bixina (carotenoide)Azafrán Crocus sativus Crocetina (carotenoide)Betabel Beta vulgaris BetalaínasCochinilla Dactylopius Ácido carmínicoCúrcuma Curcuma longa CurcuminaPimiento rojo Capsicum annuum Capsantina (caroteno)Zanahoria Daucus carota -caroteno (carotenoide)Zempasúchil Tagetes erecta Luteína (carotenoide)Enocianina Polímeros de antocianinasPlantas 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. RonFormiato de isobutilo HCO2-CH2-CH-(CH3)2 FrambuesaAcetato de n-pentilo o acetato de n-amilo

CH3-CO2-(CH2)4-CH3 Plátano

Acetato de isopentilo o acetato de isoamilo

CH3-CO2-(CH2)2-CH-(CH3)2 Pera

Acetato de n-octilo CH3-CO2-(CH2)7-CH3 NaranjaButanoato de metilo CH3-(CH2)2-CO2-CH3 ManzanaButirato de etilo CH3-(CH2)2-CO2-CH2-CH3 PiñaButirato de n-pentilo CH3-(CH2)2-CO2-(CH2)4-CH3 Chabacano o albaricoque2-aminobenzoato de metilo

C6H4(-CO2-CH3)(-NH2) Uva

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 aw 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 alimentosIntervalo de la actividad del

aguaTipo dominante de reacción

de deterioroTipo de posible reacción de

deterioro1-08

0.910.880.8

Crecimiento de microorganismosBacteriasLevadurasMohos

Reacciones enzimáticas

0.8-0.65

0.75

0.70.65

Reacciones enzimáticas (descomposición de grasas y

reacciones de oscurecimiento)

Oscurecimiento no enzimático

Crecimiento de microorganismos

Levaduras osmófilasMohos xerofíticos

0.65-0.3 Reacciones de oscurecimiento no

enzimáticas(reacciones de Millard)

Reacciones enzimáticas, autooxidación

0.3-0.0 Autooxidación, cambios físicos

Reacciones de decoloración 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.Desperdicio. ( %)

kcal Proteína (g)

Grasa (g) Ca (mg) Fe (mg) B1

(mg)B2

(mg)

Nicoti-namida (mg)

Tocino 12 94 3.6 9 3 0.4 0.16 0.05 0.8Res 23 53 5 3.6 3 0.8 0.03 0.05 1.3Carnero 26 39 4 2.5 3 0.7 0.05 0.06 1.3Cerdo 18 98 4 9 3 0.5 0.20 0.05 1.0Aves 33 36 5 2 4 0.4 0.03 0.04 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.

- 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 H2O), 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 CnH2nOn, 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 Cu2+ 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 Ag1+ 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, a-hidroxicetonas y a-cetoaldehídos.

Los derivados de la hidrazina (fenilhidrazina y el hidrazobenceno), la fenilhidroxilamina y el p-aminofenol 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 (C6H10O6)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 (HNO3) 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, (C6H7O5(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-1-4, 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 D-glucopiranosa. 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 Cu2+ 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 Cu2+ 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 HNO3

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. = 17.5oC; 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 C57H110O6. 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 palmito-diestearina.

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

CarbonosFórmula estructural Punto de fusión oC

Saturados:Láurico 12 CH3-(CH2)10-COOH 44Mirístico 14 CH3-(CH2)12-COOH 58Palmítico 16 CH3-(CH2)14-COOH 63Esteárico 18 CH3-(CH2)16-COOH 70Araquídico 20 CH3-(CH2)18-COOH 77Insaturados:Oleico 18 CH3–(CH2)7–CH=CH(CH2)7–

COOH (cis)13

Linoleico 18 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7-COOH (cis) (cis)

– 5

Linolénico 18 CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7–COOH (todo cis)

– 11

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, H2N–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)-CH2-SO3H) 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-NH- característico 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 CO2 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 rupturaTripsina El lado del carboxilo de Lys, Arg

Quimotripsina El lado del carboxilo de Phe, Tyr,TrpBromuro 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. Oxido-reductasas: enzimas que catalizan reacciones de óxido-reducción.2. Transferasas: enzimas que catalizan la transferencia de grupos funcionales.3. Hidrolasas: enzimas involucradas en reacciones químicas de hidrólisis.4. 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, y6. 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.

http://www.quimica.urv.es/

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 B2 y su tiamina (B1), en la actualidad hay una tendencia a complementar la harina blanca con estas dos vitaminas.

http://www.quimica.urv.es/

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 B6 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 B6

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 12scientificpsychic.com

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 guayacoButilhidroxitolueno (BHT) 2,4,5-TrihidroxibutirofenonaGalato de propilo 4-Hidroxometil-2,6-dieterbutiferolButilhidroxiquinona BHQ) Ácido tiodipropiónicoTocoferoles TiodipropionatosLecitina 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.Papas, cebollas, ajos 0.05 – 0.15 Inhibición de los

brotes

Extensión del tiempo de almacenamiento.

Frutas y verduras 0.25 – 1 Retraso de la maduración

Mejora las propiedades de almacenamiento

Frutas 0.2 – 0.7 Muerte y esterilización sexual de insectos

Previene difusión de enfermedades

Carnes 0.3 – 0.5 Destrucción de Previene

parásitos como Trichinella spiralis,Taenia saginata.

enfermedades por parásitos trasmitidas

por la carneDosis media.

Ciertas frutas y verduras

1- 3 Reducción de poblaciones de

bacterias, mohos y levaduras

Mejora las propiedades de almacenamiento

Carne de vacuno, pollo, pescado

1 –5 Reducción de poblaciones de

microorganismos capaces de crecer en temperaturas bajas

Mejora las propiedades de

almacenamiento en frío

Dosis alta.Carne de vacuno y

aves de corral

25 – 45 Destrucción de organismos esporados y patógenos

Almacenamiento a largo plazo sin refrigeración

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

provitamina ADosis de

radiación (kGy)% de pérdida de

provitamina AMango fresco Beta caroteno

Carotenoides totalesCarotenoides totales

0.750.250.75

025

20 – 40 cZanahoria fresca Beta caroteno 0.08 30Zanahoria seca Beta caroteno 1 y 10 9 – 14

en polvoZanahorias enlatadas Carotenoides totales 18.6 0 – 56 a

Habas verdesenlatadas

Carotenoides totales 18.6 5 – 95 a

Brócoli enlatado Carotenoides totales 18.6 25 – 50 aMaíz enlatado Beta caroteno 10 46 – 80 b

Espinacas congeladas Beta caroteno 0.5 0a) 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 deradiación (kGY)

Condiciones % pérdida de vitamina A

Huevo en polvo 51010

Aire, 200CVacío, 200C

- 800C

2367

Margarina 50.7

Aire, 200C- 2.20C

157

Mantequilla 0.78.4

- 2.20C- 2.20C

2678

Leche fresca 0.78.4

- 2.20C- 2.20C

3185

Queso Cheddar 0.72.14.2

- 2.20C- 2.20C- 2.20C

73247

Ventajas e inconvenientes de la irradiación de alimentos.Ventajas. Inconvenientes.

Evita el uso de tratamiento químicos

Puede aplicarse a los alimentos congelados, enlatados, precocinados,

etc.

Es específico y único para desactivar cierto tipo de microorganismos

patógenos.

Aumenta los aspectos sanitarios y reduce potencialmente epidemias.

Pérdida de vitaminas A, B1, E.

No puede ser utilizado para todos los productos.

No destruye toxinas de origen bacteriológico y no desactiva

enzimas.

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

estable27

60Co 5.27 Radiación gamma(1.17 y 1.33 MeV)

Radiación beta(0.31 MeV)

2860Ni

55137Cs 30 Radiación gamma

(0.66 MeV)Radiación beta

(0.51 y 1.18 MeV)

56137Ba

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- Histidina- Isoleucina- Leucina- Lisina- Metionina- Fenilalanina- Treonina- Valina

Minerales- Calcio- Fósforo- Magnesio- Hierro

Vitaminas- Ácido ascórbico- Vitaminas A, D, E,

K- Tiamina- Riboflavina- Niacina- Vitamina B6

(piridoxina)- Ácido pantoténico- Ácido fólico- Biotina- Vitamina B12

(cobalamina)

Minerales traza- Zinc- Cobre- Manganeso- Yodo- Selenio- Molibdeno- Cromo

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 COMERGuía 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 38oC, 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.

Bibliografía.Audesirk, Teresa; Audesirk, Gerald; Byers, Bruce. (2008). Biología: Ciencia y naturaleza. Pearson Educación. México.Calderón García Tomás. (2000). La Irradiación de Alimentos. Mc Graw-Hill. España. Badui Dergal Salvador. (1990). Química de los alimentos. Alhambra Mexicana. Charley Helen. (1997). Tecnología de alimentos. Limusa Grupo Noriega Editores. México. Potter Norman. (1978). La ciencia de los alimentos. Harla. México. Conn y Stumpf. (1980). Bioquímica fundamental. Limusa. México. Desrosier W. Norman. (1997). Conservación de alimentos. CECSA. México. Desrosier W. Norman. (1999). Elementos de Tecnología de Alimentos. CECSA. México. Harper A. Harold. (1980). Manual de Química Fisiológica. El manual moderno. México. Hart-Craine-Hart. (1997). Química Orgánica. Mc Graw-Hill. España. Holum R. John. (1997). Química Orgánica. Curso breve. Limusa Noriega Editores. México.Kimball W. John. (1992). Biología. Fondo Educativo Interamericano. México. Leuthardt Franz. (1992). Tratado de Química Fisiológica. Aguilar S. A. Ediciones. España. Murillo Héctor. (1978). Química Orgánica. ECLALSA. México. Rakoff Henry y Rose Norman C. (2005). Química Orgánica Fundamental. Limusa Editores Noriega. Décimoquinta Edición. México. Shils Maurice E. y otros. 2002. Nutrición en Salud y Enfermedad. McGraw-Hill Interamericana Editores. México. Volumen I.Solomon-Berg-Martin. 2001. Biología. Mc Graw-Hill Interamericana. México.

Elaborado por: Ramón Tamayo Ortega. 2013