Bioquímica del Agua en Alimentos

El agua es una molécula esencial en los alimentos. Participa activamente en los procesos químicos y bioquímicos que determinan la estabilidad, seguridad y conservación de los alimentos.

Interacciones del Agua en los Alimentos

El agua interactúa con macromoléculas como proteínas, carbohidratos y lípidos. Estas interacciones afectan:

1. La estructura tridimensional de proteínas, esencial para su funcionalidad.
2. La gelatinización del almidón, modificando la textura de los alimentos.
3. La oxidación de lípidos, especialmente en ambientes con baja actividad de agua.

Actividad de Agua (Aw)

La actividad de agua (Aw) es un parámetro bioquímico clave que mide la disponibilidad del agua libre en un alimento, es decir, el agua que puede participar en reacciones químicas.

Importancia Bioquímica de la Aw

1. Una Aw alta favorece el crecimiento microbiano y las reacciones enzimáticas.
2. A menor Aw, se inhiben procesos bioquímicos degradativos como la hidrólisis enzimática.
3. El peso molecular del soluto influye en la Aw: a menor peso molecular, mayor capacidad de reducir la Aw del sistema.

Agua ligada: no disponible.

Agua libre: relacionada con la actividad de agua.

Para reducir la Aw se pueden usar métodos como la deshidratación, la evaporación o la adición de sal.

Relación Aw y pH en la Estabilidad

El pH, junto a la Aw, determina la velocidad y el tipo de reacciones químicas:

1. Un pH bajo y una Aw baja inhiben la actividad enzimática y microbiana.
2. A pH neutro y Aw alta, se favorecen reacciones como la de Maillard y la oxidación de lípidos.

Isotermas de Sorción

Las isotermas describen cómo se une el agua a los alimentos en función de la humedad y la temperatura.

1. Las curvas de adsorción muestran cómo el alimento absorbe agua.
2. Las curvas de desorción explican cómo la pierde.
3. Desde la bioquímica, estas curvas nos ayudan a entender la disponibilidad real del agua.

Desorción: el agua sale de la superficie del alimento.

Adsorción: el agua se adhiere a la superficie.

Histéresis: etapa intermedia entre adsorción y desorción.

Transición vítrea: estado en el que el alimento se vuelve chicloso por humedad a baja temperatura.

Bioquímica de la Carne

Factores bioquímicos que determinan la calidad de la carne:

1. pH: Afecta la textura, el color, la flora bacteriana y la conservación.
2. Color: Depende de la mioglobina y su estado redox (oximioglobina, metamioglobina).
3. Flora bacteriana: Influye en la vida útil y la formación de compuestos tóxicos.
4. Capacidad de retención de agua (CRA): Ligada al pH y la estructura de las proteínas.
5. Composición química y energética: Varía según la especie, edad y alimentación.
6. Oxidación lipídica: Afecta el sabor y la formación de compuestos tóxicos.
7. Textura y atributos sensoriales: Determinados por el colágeno, la grasa y la maduración.

Valores Óptimos de pH en Carne

Inmediatamente post mortem (45 min): > 6,1

A las 24 horas: 5,6 – 5,9

Causa del descenso del pH: Glucólisis anaerobia → Glucógeno → Ácido láctico.

Problemas Comunes por Desviación del pH

1. pH bajo (<5,5): Carne PSE (pálida, blanda, exudativa). Carne ácida, libera más agua (>5% goteo).
2. pH alto (5,6 – 6,2): Carne DFD (oscura, dura, seca). Retiene mucha agua (<4% goteo). Mayor consumo de glucógeno.

Cambios de Color en la Carne

1. Mioglobina: Proteína que almacena oxígeno en el músculo.
2. Estados de la mioglobina:
   • Desoximioglobina: Rojo púrpura (ausencia de oxígeno).
   • Oximioglobina: Rojo brillante (contacto con oxígeno).
   • Metamioglobina: Marrón (oxidación).

Factores que afectan el color: luz, pH, oxígeno, bacterias.

Transformación de Músculo en Carne

Tras el sacrificio, el músculo entra en rigor mortis, y luego en una fase de maduración enzimática que mejora su textura.

Sistema de Calpaínas

1. Enzimas dependientes de calcio (Ca²⁺).
2. Actúan a pH neutro.
3. Rompen proteínas estructurales como: Tropomiosina, Titina, Desmina.

Su actividad disminuye con el descenso de pH post mortem y el agotamiento de ATP.

Oxidación Lipídica en Carne

1. Reacción de los lípidos insaturados con oxígeno → productos como aldehídos y cetonas.
2. Afecta el olor, el sabor y el valor nutricional.

Factores que aceleran la oxidación: presencia de oxígeno, luz, alta temperatura.

Se puede reducir con Vitamina E, compuestos fenólicos.

Alteraciones Bioquímicas en Pescado

El deterioro del pescado es más rápido que el de la carne. Su descomposición contamina la carne desde adentro. Sus enzimas están acostumbradas a temperaturas bajas.

Cambios Autolíticos: El Pescado se Autodegrada

1. Degradación de glucógeno → ácido láctico.
2. Degradación de ATP → IMP, inosina, hipoxantina (afectan el sabor).
3. Compuestos nitrogenados → Aminas biogénicas.

Alteraciones Principales en Pescado

• Autólisis: descomposición por enzimas propias del músculo (catepsinas, lipasas).
• Actividad microbiana: produce compuestos como aminas biogénicas (histamina, cadaverina), que afectan el olor y la seguridad alimentaria.
• Formación de TMA (trimetilamina): da el típico olor desagradable del pescado en descomposición.

Alteraciones por Enzimas Específicas

• Proteasas: ablandan rápidamente los tejidos.
• Lipasas y Fosfolipasas: Causan oxidación de ácidos grasos liberados (olores rancios).
• Descarboxilasas: Formación de histamina a partir de histidina (favorece reacción alérgica).
• Reductasa bacteriana: Transforma óxido de trimetilamina (OTMA, olor fresco) en trimetilamina (TMA, olor a descompuesto).

Bioquímica del Huevo

1. Componentes Principales del Huevo

• Clara (albúmina): Representa el 60% del huevo. Compuesta en un 90% por agua y el resto por proteínas, vitaminas y minerales. Contiene aminoácidos esenciales y chalazas que mantienen la yema en el centro.
• Cáscara: Rica en minerales, porosa y permeable al agua. Está recubierta por dos membranas proteicas. La cámara de aire que se forma entre ellas crece con el tiempo y ayuda a determinar la frescura.
• Yema: Contiene lípidos, proteínas, vitaminas y minerales. Es una fuente importante de nutrientes como colina, vitamina D, E, B12, y antioxidantes como luteína y zeaxantina.

2. Composición Nutricional (por 100g)

Comparando huevo crudo, pochado, revuelto y frito:

• Calorías: Aumentan con la forma de cocción (frito es el más calórico).
• Grasa: Se incrementa especialmente al freír.
• Proteínas: Son similares, aunque algo menores en el revuelto.
• Vitaminas y minerales: La cocción puede afectar ligeramente su contenido.

3. Calidad del Huevo y Almacenamiento

Con el tiempo, el huevo pierde calidad:

• La clara se vuelve más líquida.
• La yema se desplaza y aplana.
• Aumenta el pH (de 7,4 a 9,7).
• Cambios en sabor, olor y textura por procesos como la proteólisis o acción microbiana.

4. Huevo en Polvo

Puede sufrir reacción de Maillard (entre azúcares y proteínas), causando:

• Cambio de color (marrón).
• Pérdida de solubilidad.
• Producción de compuestos aromáticos.

5. Contaminación Microbiana del Huevo

Origen: Puede ser transovárico, oviductal o transcascárido.

Tipos de putrefacción:

• Verde: Pseudomonas fluorescens.
• Incolora: Pseudomonas, Acinetobacter.
• Negra: Proteus, Aeromonas.

Salmonella: Puede estar dentro del huevo desde su formación. Cocinar adecuadamente (al menos 71 °C) es la mejor forma de prevención.

6. Propiedades Tecnológicas del Huevo

La desnaturalización de proteínas (por calor, pH, etc.) mejora su digestibilidad y viscosidad. Esta propiedad es útil en la cocina y en la industria alimentaria.