Estructura de los alimentos


QUE ES EL ALIMENTO?

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El alimento es cualquier sustancia (sólida o líquida) normalmente ingerida por los seres vivos con fines:

  1. nutricionales: regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones fisiológicas, como la temperatura corporal.

  2. psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.

Estos dos fines no han de cumplirse simultáneamente para que una sustancia sea considerada alimento. Así, por ejemplo, las bebidas alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí tienen un interés fruitivo. Por ello, son consideradas alimento. Por el contrario, no se consideran alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez ingeridas, alteran las funciones metabólicas del organismo. De esta manera, la goma de mascar, el tabaco, los medicamentos y demás drogas no se consideran alimentos.

Los alimentos son el objeto de estudio de diversas disciplinas científicas: la Biología, y en especial la Ciencia de la Nutrición, estudia los mecanismos de digestión y metabolización de los alimentos, así como la eliminación de los desechos por parte de los organismos; la Ecología estudia las cadenas alimentarias; la Química de alimentos analiza la composición de los alimentos y los cambios químicos que experimentan cuando se les aplican procesos tecnológicos, y la tecnología de los alimentos que estudia la elaboración, producción y manejo de los productos alimenticios destinados al consumo humano.





Alimento perecedero

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Pieza de carne, ejemplo de alimento perecedero.

Se denominan alimentos perecederos aquellos que comienzan una descomposición de forma sencilla. Agentes como la temperatura, la humedad o la presión son determinantes para que el alimento comience su deterioro. Los alimentos más perecederos son la leche, la carne, los huevos, las verduras y las hortalizas. Estos alimentos deben conservarse en frío.

Los alimentos semi-perecederos son aquellos que permanecen exentos de deterioro por más tiempo. Ejemplo de ellos son los tubérculos, las nueces, gramíneas y los alimentos enlatados. Estos alimentos pueden conservarse a la temperatura ambiente si no es muy extrema.

Existen muchos agentes que pueden destruir los alimentos frescos. Los microorganismos, como las bacterias y los hongos, deterioran los alimentos con rapidez. Las enzimas, presentes en todos los alimentos frescos, favorecen la degradación y afectan, en especial, la textura y el sabor. El oxígeno atmosférico puede reaccionar con componentes de los alimentos, que se pueden volver rancios o cambiar su color natural. También resultan dañinas las plagas de insectos y roedores, que son responsables de enormes pérdidas.






Química de los alimentos

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La química de alimentos es el estudio, desde un punto de vista químico, de los procesos e interacciones existentes entre los componentes biológicos (y no biológicos) que se dan en la cocina cuando se manipulan alimentos. Las sustancias biológicas aparecen en algunos alimentos como las carnes y las verduras (y hortalizas), y en bebidas como la leche o la cerveza. Este estudio es muy similar al de la bioquímica desde el punto de vista de los ingredientes principales, como los carbohidratos, las proteínas, los lípidos, etc. Además incluye el estudio del agua, las vitaminas, los minerales, las enzimas, los sabores, y el color.[1[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-deMan-0|]]] Se estudia principalmente en el procesado de alimentos, y en la nutrición. Algunos autores definen la química de los alimentos como una ciencia interdisciplinaria entre la bacteriología y la química.[2[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-Fennema-1|]]] Un ejemplo de estudio de la química de los alimentos se puede ver en la reacción de Maillard, que define el color tostado de ciertos alimentos.[3

Agua

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Uvas con agua congelada del rocío de la mañana. El agua juega un papel importante en la química de los alimentos.

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El agua es un compuesto esencial de muchos alimentos. Puede encontrarse en los medios intracelulares o como un componente extracelular en los vegetales así como en los productos de origen animal. Se puede entender su función como la de favorecedor de la dispersión de diferentes medios así como la de un disolvente de una gran variedad de productos químicos. Es necesario el estudio del agua en los alimentos debido a su presencia en ellos, la comprensión de sus propiedades y concentración hace que se pueda controlar por ejemplo la química del deterioro y la micro biológica de los alimentos.

Asimismo, la eliminación (secado) o la congelación de agua es esencial para algunos métodos de conservación de alimentos. La presencia de agua en algunos alimentos es entendida a veces como una parte determinante de su textura (en particular la denominada actividad acuosa),[7[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-6|]]] es por esta razón que su medida analítica en los alimentos es considerada de gran importancia. De la misma forma las propiedades del agua tienen un papel importante en la mecánica de congelación de alimentos, los cambios si no se controlan desde el procesado de alimentos pueden ser la desestabilización de emulsiones, la floculación de proteínas, pero también a macro escala los daños irreversibles en los tejidos de carne y vegetales.

La analítica de contenido de agua permite detectar concentraciones "anómalas" de agua en los tejidos con el objeto de averiguar posibles fraudes alimentarios, en algunas ocasiones cuando los alimentos se comercializan 'al peso' la presencia de cantidades inusuales de agua permite sospechar de fraude, algunos casos conocidos son el de la comercialización de las carnes que se ve sometida a vigilancia intensiva por parte de las autoridades alimentarias.

Lípidos

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Mantequilla ejemplo de concentración elevada de grasas de origen animal.

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Es difícil proporcionar una definición científica acerca de las substancias denominadas lípidos. Antiguamente las definiciones se centraban en definir mediante la discriminación de aquellas substancias que son solubles en solventes orgánicos como puede ser el benceno, el cloroformo y que no es soluble en agua (esta propiedad se emplea en la separación de los lípidos de las proteínas). Algunas de las definiciones hacen énfasis en el carácter central de los ácidos grasos, debido en parte a que los lípidos son compuestos derivados de estos últimos. Cada definición posee algunas limitaciones, por ejemplo los monoglicéridos de cadena corta son indudablemente lípidos, pero no se ajustan a la definición dada anteriormente sobre la solubilidad debido a que son más solubles en agua que en los disolventes orgánicos. No obstante se puede ver que la mayoría de los lípidos son ésteres de los ácidos grasos y del glicerol. Casi el 99% de los lípidos en las plantas y los animales consiste en este tipo de ésteres, denominados a veces de forma popular como grasas o también aceites animales.

El contenido graso de los alimentos puede ir desde el más bajo hasta el más alto tanto en los alimentos de origen vegetal como aquellos de origen animal. En algunos alimentos puros (como puede ser la leche, los cereales, etc) el contenido de lípidos es una especie de mezcla, por ejemplo el procesado de algunos alimentos como puede ser el de las margarinas son una mezcla de diversos ácidos triglicéridos (esta es la definición popular de las grasas[8[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-7|]]] ). Las grasas en los alimentos se pueden clasificar en "visibles" (visibles a simple vista) e "invisibles" (disueltas en las texturas del alimento), aunque la clasificación más empleada en nutrición es la que los clasifica en función de su origen: grasas procedentes de origen animal o bien de origen vegetal.

Las grasas de 'origen animal' que se componen por regla general de ácidos grasos polisaturados pueden ser subdivididas en:

  • Depósitos de mamíferos como puede ser el tocino, el beicon, etc.

  • Grasas procedentes de la leche principalmente del ordeño de animales rumiantes

  • Aceites de animales marinos por regla general de pescados y de ballenas.

Las grasas de 'origen vegetal' se pueden subdividir a su vez en:

La misión nutricional de los lípidos es la de proporcionar calorías y ácidos grasos esenciales a las actividades nutricionales del organismo, siendo favorecedores del transporte de vitaminas a lo largo del cuerpo, incrementan la sensación de sabor de los alimentos y durante las últimas décadas del siglo XX se han mantenido intensos debates acerca de su toxicidad y capacidad de generación de enfermedades.

Carbohidratos

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Sucrosa: se trata del azúcar ordinario y posiblemente uno de los carbohidratos más familiares.

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Los hidratos de carbono representan casi más del 90% de la materia seca de las plantas.[2[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-Fennema-1|]]] [9[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-8|]]] Son compuestos abundantes y disponibles en los alimentos con relativa facilidad además de ser de bajo coste. Se les considera como elementos comunes existentes en casi todos los alimentos, tanto de forma natural o como componentes y como ingredientes artificialmente añadidos. Su uso es muy grande y puede decirse que son muy consumidos. Tienen diferentes estructuras moleculares, tamaños y formas que exhiben una variedad de propiedades químicas y físicas.

El almidón, la lactosa y la sacarosa (azúcar corriente) son carbohidratos digeribles por los humanos y ellos junto con la D-glucosa y la D-fructosa proporcionan casi el 70–80% de la calorías en la dieta humana a lo largo de todo el mundo. El término carbohidrato sugiere una composición del tipo Cx(H2O)y, lo que viene a significar que las moléculas contienen carbono en la misma porpoción que moléculas de agua. Sin embargo la mayoría de los carbohidratos naturales producidos por los seres vivos no muestran esta fórmula empírica simple, en su lugar la mayoría de los carbohidratos son oligómeros (oligosacárido) o polímeros (polisacáridos) de azúcares simples y modificados.[10[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-9|]]] El contenido de sacarosa en los alimentos se mide en unidades de brix.

Aminoácidos, péptidos y proteínas

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Cortes de carne, una de las fuentes principales de proteínas.

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Las proteínas son una especie de polímeros compuestos de 21 diferentes aminoácidos que se agregan en enlaces peptídicos. Debido a la gran variedad de cadenas de aminoácidos que se pueden formar, se puede decir que existe una gran variedad de compuestos protéticos con propiedades químicas diferentes. Las proteínas se pueden encontrar en proporciones importantes tanto en los alimentos de origen animal como aquellos que son de origen vegetal. En los países desarrollados se suele obtener las proteínas de los alimentos animales principalmente. En otras partes del mundo la mayor proporción de proteínas en la dieta proviene de plantas, aunque hay que tener en cuenta que muchas plantas son deficitarias en aminoácidos esenciales.[1[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-deMan-0|]]] Las cantidades de aminoácidos esenciales presentes en las proteínas y su disponibilidad está determinado por regla general por la calidad de la nutrición. En general, las proteínas de origen animal tienen una mayor calidad que las proteínas procedentes de las plantas. Por ejemplo la proteína de la clara del huevo es considerada la de mayor calidad (se suele indicar con un 100 en las escalas), mientras que las proteínas de los cereales se consideran pobres (son deficitarios en lisina y treonina). Sin embargo la soja es una buena fuente de lisina pero es deficiente en metionina.

Las proteínas son moléculas de gran complejidad y su clasificación se ha venido fundamentando en propiedades como la solubilidad en diferentes solventes. A medida que se ha aumentado el conocimiento de estas moléculas se han añadido otros criterios por los cuales se clasifican, estos criterios incluyen el comportamiento ante la ultracentrifugación o las propiedades electroforéticas. Las proteínas se dividen de esta forma en tres grupos: Proteínas simples, las Proteínas conjugadas y las proteínas derivadas.

Proteínas simples

Las proteínas bajo estas características dan como resultado sólo aminoácidos cuando son sometidas a electrólisis.

[editar] Proteínas conjugadas

Las proteínas conjugadas contienen una parte aminoácido combinada con un material no-proteico como puede ser un lípido, un ácido nucléico o un carbohidrato. Algunas de las más importantes son:

Proteínas derivadas

Son compuestos obtenidos mediante reacciones químicas o enzimáticas y se clasifican como derivados primarios o secundarios dependiendo del nivel de cambios que haya tenido lugar. Los derivados primarios han sufrido pocos cambios y son insolubles en agua; un ejemplo de derivado primario es la caseína coagulada en el cuajo de la leche. Los derivados secundarios han sufrido mayores cambios en sus estructuras e incluyen las proteosas, las peptonas y los péptidos.

Minerales

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Algunos alimentos incluyen una variedad amplia de minerales: un caso son las sopas.

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Artículo principal: Oligoelemento

Los minerales se pueden encontrar en los alimentos en forma de sales tanto orgánicas como inorgánicas, un ejemplo es el fósforo que puede combinarse con fosfoproteínas y metales en enzimas. Existen más de 60 elementos minerales en los alimentos y es esta abundancia la que sugiere que se dividan los minerales en grupos: los componentes en forma de sales y los elementos de traza. Entre los elementos salinos se puede encontrar el potasio, sodio, calcio, magnesio, cloro, azufre (sulfatos), fosfatos y bicarbonato. Los elementos traza son cualquier otro elemento que se encuentre en el alimento en proporciones de 50 partes por millón (ppm). Algunos de los elementos químicos poseen la categoría de elementos químicos esenciales debido a la importancia de su existencia en los procesos básicos de la vida y su administración se regula en tablas con RDI (Dosis diaria recomendada). El contenido de algunos minerales afecta a la salud, tal y como es el ejemplo del consumo de sodio en los índices de la hipertensión arterial.[11[[http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos#cite_note-10|]]]

La cantidad de minerales en los alimentos se determinan mediante procedimientos de química analítica sobre las cenizas de las muestras incineradas, este proceso destruye los compuestos orgánicos y libera los minerales que existentes en las porciones. Estos métodos no incluyen el contenido de nitrógeno de las proteínas, ni otros elementos que se convierten en gases cuando se incineran los alimentos.