Download ACTIVIDAD ACUOSA EN LOS ALIMENTOS

Enero 2011
Marcos Báez F.
Procesos Alimentos; Prof. M. Báez 2011
Antecedentes
Tradicionalmente se ha observado que la vida de
anaquel de los alimentos, disminuye con la
presencia de agua, es decir, a mayor concentración
menor vida útil.
Algunos de los alimentos perecederos como la leche
fluida, la carne roja, filete de pescado, pollo fresco,
reducen su vida de anaquel porque hay
crecimiento microbiano en forma inmediata.
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COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS
 Carbohidratos y azúcares simples.
 Proteínas (enzimas) y aminoácidos.
 Grasas y aceites.
 Fibra vegetal (celulosa, inulina, pectina, etc.).
 Vitaminas.
 Minerales.
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GRUPOS DE ALIMENTOS
 Los alimentos que consumimos se dividen en 9
grupos principales 5 (vegetal) y 4 (animal):
 Alimentos vegetales: cereales y sus productos.
Azúcar y productos azucarados. Verduras y
derivados. Frutas y derivados. Leguminosas y
derivados.
 Alimentos animales: Carne y derivados. Aves y
huevos. Pescados y otros alimentos marinos. Leche
y derivados.
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Propiedades f-q del agua pura:
 Calor específico
 Constante dieléctrica
 Calor latente de fusión
 Cuando el agua actúa
como solvente:
 Calor latente de
vaporización
 Conductividad térmica
 Viscosidad
- Constante dieléctrica
- Momento dipolar
- Tensión superficial
 Actividad acuosa = 1
(adimencional)
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Características f-q de soluciones acuosas
(propiedades coligativas):
 Disminución de la
presión de vapor
 Elevación del punto de
ebullición
 Descenso del punto de
congelación
 Descenso de la tensión
superficial
 Aumento de la
viscosidad
 Formación de gradientes
de presión osmótica a
través de membranas
semipermeables
 Incremento de la fuerza
iónica (polaridad)
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Distribución de agua en alimentos:
Se observa que el agua presente en los tejidos vegetales y
animales puede ser:
 “Agua libre” = “Agua congelable” = “Agua capilar” es
agua que está retenida en la finísima red de espacios
capilares extracelulares que se encuentran en el tejido
de los alimentos. Sus valores de humedad están por
arriba del 90 %.
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Distribución de agua en alimentos:
 “Agua ligada” = “Agua no congelable” = “Agua de
solución” es agua que forma verdaderas soluciones
con azúcares o sales. Esta solución tiene la Pv
ligeramente más baja que la del agua pura y
además tiene un punto de congelación más bajo.
Los alimentos contienen nutrimentos solubles en
agua (vits, minerales, prots,) las cuales forman
verdaderas soluciones y dependiendo de la
concentración de c/u de ellos hace que cambien
sus propiedades coligativas.
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Proporción de agua congelada según la temperatura (L. Riedel)
Prod
%H2O A
Total Con
-5°C
G
ge
-10°
U
la
-15°
A
da
-20°
% del H2O
total Incon
gelad
-30°
Bacal
ao
80.5
77
84
87
89
91
9%
Huev
o ent
74
85
89
91
92
93
7%
Pan
40
15
45
53
54
54
46%
Jugo
88
72
85
90
93
96
4%
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Distribución de agua en alimentos:
 “Agua monocapa” = “Agua adsorbida” = “Agua
BET” es el agua adsorbida en la superficie del
alimento formando una sola capa monomolecular
retenida por fuerzas químicas en la “superficie” de
las proteínas o de los polímeros de carbohidratos.
Al eliminar esta capa de moléculas, en general se
desnaturaliza o destruye el alimento. Sus valores
oscilan entre 2 a 9 % de agua (en función del
alimento).
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Distribución de agua en alimentos:
 “Agua de composición” = “Agua de hidratación” es el
agua que está combinada, en una unión química, con
los constituyentes del alimento como proteínas
(formando puentes de hidrógeno), ácidos orgánicos
(hidratados), sales minerales (mono o dihidratados),
etc. Su composición es menor al 1 %.
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Definición de ACTIVIDAD ACUOSA
 Se define como la cantidad de agua disponible en los
alimentos para llevar a cabo reacciones químicas,
enzimáticas y microbianas.

P del agua del alimento HR
Aw = ------------------------------- = -----Po del agua pura
100
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Definición de ACTIVIDAD ACUOSA
f
Ma
Aa = ----------- = -------------------f°
Ma + Ms
P = presión de vapor del agua del alimento a T
Po = “
“ “ “ “ pura a T
f = fugacidad en un determinado estado a T
f=
“
“ “ estado estándar a T
Ms = moles de soluto ( g / PM )
Ma = moles de agua ( g / 18 )
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Actividad Acuosa (20°C) en soluciones saturadas:
Ingrediente
Peso
Molecular
% p/p
Fructosa
180.16
75.00
0.63
NaCl
58.35
26.50
0.75
Sacarosa
342.30
67.90
0.86
Glucosa
180.16
47.00
0.92
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Aw
Actividad Acuosa (20°C) en alimentos:
Frutas frescas
0.97
Verduras frescas 0.97
Jugos de fruta 0.97
Huevo
0.97
Carne fresca
0.97
Filete de pescado 0.97
Leche fresca
0.97
Queso fresco
0.96
Pan
0.96
Mermeladas
0.86
Frutas secas
0.80
Miel de abeja
0.75
Galletas
0.10
Cereales
0.10
Azúcar
0.10
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Valores de la monocapa BET de los alimentos:
Alimento Valor monocapa g H2O / 100 g ss
Pollo cocido
4.00
Betabel
5.40
Lactosa amorfa
5.70
Lenteja
6.00
Papa
9.00
Almidón
9.90
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Requerimientos de Actividad Acuosa en las
bacterias:
Clostridium botulinum A
0.93
Cl. Perfringens
0.93 – 0.95
Shigella sp
0.96
Staphylococcus aureus
0.91
Salmonella oranienberg
0.95
Pseudomonas fluorescens
0.97
Escherichia coli
0.95
Listeria monocitogenes
0.90 – 0.92
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Requerimientos de Actividad Acuosa en las
hongos y levaduras:
Aspergillus flavus
Penicillium citrinum
Aspergillus clavatus
Monascus bisporus
Torulopsis candida
Saccharomyces cerevisiae
0.78 - 0.80
0.80
0.85
0.61
0.65
0.89 - 0.92
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Estabilidad de los alimentos f Aw
 El agua contenida en un alimento ejerce una Pv menor
que la del agua pura.
 La isoterma de adsorción de humedad es la expresión
de la relación funcional entre el contenido de
humedad y la Aw.
 La ec. de BET es una de las + adecuadas para los
alimentos, especialmente en los límites de Aw de 0.1 a
0.5 (monocapa).
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Estabilidad de los alimentos f Aw
 Los cambios deteriorativos que acontecen en los
alimentos dependen de la Aw.
 Estos cambios son: colapso de la estructura física,
reacciones enzimáticas, crecimiento mo,
oscurecimiento no enzimático, peroxidación de
lípidos, etc.
 El mapa de estabilidad de los alimentos propuesto
por Labuza resume estos cambios. El punto de
máxima estabilidad de cualquier alimento es el de
la monocapa.
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Medición de la Aw
Son métodos orientados a la determinación de isotermas
de sorción. Las técnicas de análisis se basan en
conceptos de psicrometría, higrometría mecánica,
mediciones del punto de rocío, higrometría eléctrica,
hidrometría gravimétrica, conductividad térmica, índice
de refracción, mediciones de presión y volumen y de
constantes dieléctricas.
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Medición de presión de vapor:
Medición directa:
1) Colocación de la muestra bajo condiciones de
vacío permitiendo que esta llegue a equilibrarse
a T ambiente o controlada con la atmósfera que
la rodea.
2) Medición de la presión de vapor de la atmósfera
que está en equilibrio con la muestra por medio
de un manómetro o un transductor de presiones.
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Medición de presión de vapor II
Para la obtención de mediciones adecuadas se deben
tomar en cuenta factores como:
 Tamaño de la muestra.
 Tiempo de equilibrio.
 Pérdidas de humedad durante la evaporación.
 Temperatura.
 Volumen de la atmósfera que rodea a la muestra.
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Métodos isopiésticos (P cte):
Se permite que la muestra alcance el equilibrio con un
material de referencia dentro de un desecador, durante
un determinado tiempo y a una temperatura
constante. Después de lograr el equilibrio, se
determina el contenido de humedad del material de
referencia y la Aw de este último se obtiene de su
isoterma de sorción.
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Objetivo de conocer los valores de Aw de los
alimentos:
 Para desarrollo de alimentos de humedad intermedia.
 Para obtener el valor Aw que estabiliza los alimentos
deshidratados (monocapa BET).
 Para estabilizar los alimentos desde el punto de vista
microbiano.
 Para estabilizar los alimentos desde el punto de vista
fisico químico.
 Para evitar la peroxidación de lípidos.
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Objetivo de conocer los valores de Aw de los
alimentos:
 Para evitar reacciones enzimáticas.
 Para conocer las isotermas de adsorción y desorción de
agua de un alimento.
 Para aumentar la vida de anaquel de los alimentos, a
través de factores o métodos combinados.
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