TRABAJO COLABORATIVO No. 1

QUIMICA DE ALIMENTOS

INTRODUCCIÓN

La estructura y composición de los alimentos son los temas tratados en la primera

unidad del curso de química de alimentos. En este trabajo se verán reflejados el

aprendizaje sobre esta primera unidad en la que aprendimos sobre actividad del

agua e isotermas, composición de la celulosa y de la pectina, aprendimos a realizar

una formación heliacetal y a formaciones de mutarrotaciones y enzimas.

OBJETIVO

- Realizar y analizar la estructura y composición de los alimentos, despejando la

actividad del agua y conociendo las principales funciones de las estructuras de

las proteínas y de los carbohidratos en los alimentos.

ACTIVIDAD FINAL UNIDAD #1: ACTIVIDAD DE PROFUNDIZACION

Capitulo1:Realice la siguiente actividad:Función, estructura y composición de la pectina dentro de la estructura de los vegetales.

Capitulo 2:1). Para el desarrollo de los siguientes ejercicios es necesario que Observe el Objeto de aprendizaje virtual (OVA) que se encuentra en la introducción al foro o en la página principal del curso curso en el tópico de la unidad 1 titulado:

ACTIVIDAD ACUOSA E ISOTERMAS DE SORCION.

Productos de confitería:• Utilizando el método de MONEY Y BORN:

Calcular la Aw de:a. la elaboración de un caramelo que tiene la siguiente composición: 33.67% de azúcar, 66.33% de glucosa a 143oC. Calcular la Aw final del producto cuando el contenido de humedad de los ingredientes es de 2% y 4%.

b. Elaboración de un caramelo que tiene la siguiente formulación: 23.80% de glucosa, 53.17% de sacarosa y 23% de fructosa. Calcular la Aw del producto cuando el contenido de humedad de los ingredientes es del 6%.

Productos a base de frutas:• Productos a base de frutas usando la ecuación de NORRISH y la ecuación de ROSS:a. calcular la Aw de una pulpa natural de manzana en la siguiente composición: 80% agua, 2% glucosa, 6% fructosa, 4% sacarosa.

b. calcular la Aw de una pulpa natural de mango con la siguiente composición: 59.4% agua, 6% glucosa, 7% fructosa, 7% sacarosa.

c. Un fabricante de sopas deshidratadas prepara una sopa de cebolla mezclando distintos ingredientes que luego envasa en sachets, impermeables al vapor de agua. Los sachets se almacenan a temperatura ambiente (18oC).

Calcular: Aw de la sopa mediante la siguiente ecuación:

Aw final= Σ ((Li / k1)* Awi) / Σ (Li / k1)

Para el desarrollo de este ejercicio necesita:

- La composición de la sopa y las humedades iniciales de sus ingredientes se presentan en la tabla:

- la isoterma de sorcion para calcular la Aw1. Este isoterma se adjunta en pdf en el foro.- Li (masa seca)= cantidad del ingrediente – gramos de agua en el ingrediente- K1 = inverso de la pendiente de la isoterma: Δm/ΔAw:

Capitulo 3:Para el desarrollo de los siguientes ejercicios es necesario que Observe el Objeto de aprendizaje virtual (OVA) que se encuentra en la introducción al foro o en la página principal del curso curso en el tópico de la unidad 1 titulado:

ESTRUCTURA CICLICA DE LOS CARBOHIDRATOS: HEMIACETALES

1. represente en forma esquemática (se puede presentar escaneado), la formación mehiacetalica, la formación de los isómeros α y β (muta rotación) de: FRUCTOSA.

2. como complemento del tema de la lección 13 y 14 del modulo, elabore un cuadro resumen en presente los efectos del procesamiento sobre las propiedades de las proteínas por tratamientos térmicos, alcalinos, ácidos y reacciones de oxido-reducción en el procesamiento de alimentos.

3. realice la siguiente investigación NO MAS DE DOS PAGINAS: “Efectos de la estimulación eléctrica sobre la carne en canal”

4. Explique mediante un mapa conceptual la forma como varia el punto de fusión de los acilgliceroles saturados e insaturados y la variación del punto de fusión entre los insaturados y las implicaciones que esto trae durante el procesamiento de alimentos.

1. Función, estructura y composición de la pectina dentro de la estructura de los vegetales.

Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30% del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales. en presencia de aguas forman geles. Determinan la porosidad de la pared, y por tanto el grado de disponibilidad de los sustratos de las enzimas implicadas en las modificaciones de la misma. Las pectinas también proporcionan superficies cargadas que regulan el pH y el balance iónico. Las pectinas tienen tres dominios principales: homogalacturonanos, ramnogalacturonano y ramnogalacturonano

En las frutas, la mayoría de los grupos ácidos del ácido galacturónico están esterificados por metanol. Este metanol puede perderse con relativa facilidad por hidrólisis ácida o enzimática, dejando el grupo ácido libre. En función del porcentaje de restos de ácido galacturónico esterificado, las pectinas se clasifican como "de alto metoxilo", cuando este porcentaje es superior al 50%, y "de bajo metoxilo", cuando es inferior.

Pectina de alto metoxilo

Pectina de bajo metoxilo

En las pectinas existen zonas en las que la continuidad de la cadena se rompe por la presencia de algunos restos de ramnosa, con ramificaciones de galactosa, arabinosa y xilosa. La proporción es de alrededor de una ramnosa por cada 40 galacturónicos, pero no se encuentran dispersas individualmente, sino agrupadas en algunas zonas, las llamadas "zonas peludas". Las "zonas peludas" de las pectinas están formadas por una cadena de ramnogalacturonano, con unidades alternas de ácido galacturónico y ramnosa, con ramificaciones sobre la ramnosa que pueden ser de cuatro tipos: Cadenas lineales de galactosa, cadenas ramificadas de arabinosa, cadenas lineales de galactosa con alguna ramificación de arabinosa, y cadenas ramificadas de galactosa con alguna arabinosa.

Total de Moles 14,56

En los vegetales, la pectina se encuentra en forma insoluble, la llamada "protopectina", que se solubiliza durante la maduración de las frutas y en la extracción con ácido, formando la pectina soluble. En este proceso se pierden sobre todo las regiones ramificadas. La pectina de remolacha azucarera contiene algunos grupos ferolilo en lugar del metanol.

2). Utilizando el método de MONEY Y BORN:

Calcular la Aw de:

Método de Money & Born

Hre = humedad relativa de equilibrio N = Número de moles por 100 g de agua,

a) La elaboración de un caramelo que tiene la siguiente composición:

33,67% de azúcar a 143°C66,33% de glucosa

Calcular la Aw final del producto cuando el contenido de humedad de los ingredientes es de 2% y 4%

Ingrediente Base Seca (%) Humedad 2% Humedad 4%

Azúcar 33,67 33 32,44

Glucosa 66,33 65 63,66

Agua 0 2 4

Total 100 100 100

Aplicación del metodo de Money y Born con 2% de humedad:

Ingrediente % g/100g de

agua Peso.Mol. Moles

Azúcar 33 1650 342 4,82

Glucosa 65 3250 334 9,73

Agua 2 100 18 ---

Hre=100/(1+0,27 *14,56 Aw=Hre/100

Hre=20,28 Aw=0,2028

Aplicación del método de Money y Born con 4% de humedad:

Total de Moles 7,14

Total de Moles 5,60

Ingrediente % g/100g de

agua Peso.Mol. Moles

Azúcar 32,44 811 342 2,37

Glucosa 63,66 1591,5 334 4,76

Agua 4 100 18 ---

Hre=100/(1+0,27 *7,14) Aw=Hre/100 Hre=34,15 Aw=0,3415

b) Elaboración de un caramelo que tiene la siguiente formulación:

23,80% de glucosa, 53,17% de sacarosa y 23% de fructosa.

Calcular la Aw del producto cuando el contenido de humedad de los ingredientes es del 6%.

Ingrediente Base Seca (%) Humedad 6%

Glucosa 23,8 22,54

Sacarosa 53,17 50,37

fructosa 23 21,79

Agua 0 6

Total 100 100

Aplicación del método de Money y Born con 6% de humedad:

Ingrediente % g/100g de

agua Peso.Mol. Moles

Glucosa 22,54 375,67 334 1,12

Sacarosa 50,37 839,50 342 2,45

fructosa 21,79 363,17 180 2,02

Agua 6 100 18 ---

Hre=100/(1+0,27 *5,6) Aw=Hre/100 Hre=39,8 Aw=0,398

PRODUCTOS A BASE DE FRUTAS:

Calcular la Aw de una pulpa natural de manzan cn la siguiente composicion: 80% agua, 2% glucosa, 6% fructosa, 4% sacarosa.

GLUCOSA

Aw = Xw * exp ( - K* ( Xs2))

Xw =( % de agua en el alimento / PM del agua) . % de agua en el alimento + % del soluto PM del agua PM del soluto

Ax glucosa = 80/18 . 80/18 + 2/180

Aw glucosa = 0.99

Luego calculamos la Ks para cada soluto:

Ks= 1- 0.99Ks glucosa= 0.01

Ahora reemplazamos en la fórmula: Aw = Xw * exp ( - K* ( Xs2))

Aw glucosa = 0.99* e (- 2,25 * (0.01) 2)

Aw glucosa = 0.99* e (- 2,25* (0.0001)

Aw glucosa = 0.99* e (- 0. 000225)

Aw glucosa = 0.99*0.99977

Aw glucosa = 0.989777

Aw glucosa = 0.99

FRUTOSA

Ax fructosa = 80/18 . = 4.44 . 80/18 + 6/180 4.44 + 0,033

Aw fructosa = 0.992

Luego calculamos la Ks para cada soluto:

Ks= 1- 0.992Ks fructosa = 0.008

Ahora reemplazamos en la fórmula: Aw = Xw * exp ( - K* ( Xs2))

Aw fructosa = 0.992 * e (- 4,23(0. 000064)

Aw fructosa = 0.992 * e (-0,00027)

Aw fructosa = 0.992 * 0.99973

Aw fructosa = 0.99173216

Aw fructosa = 0.991

SACAROSA

Ax sacarosa = 80/18 . = 4.44 . 80/18 + 4/180 4.44 + 0,022

Aw sacarosa = 0.995

Luego calculamos la Ks para cada soluto:

Ks= 1- 0.995Ks sacarosa = 0.005

Ahora reemplazamos en la fórmula:

Aw = Xw * exp ( - K* ( Xs2))

Aw sacarosa = 0.995 * e (- 0. 000161)

Aw sacarosa = 0.995 * 0.9998

Aw sacarosa = 0.9948

Ecuación de Ross para calcualr la Aw finalaw = (aw)glicosa (aw)fructosa….. (aw)3 (aw)4

aw = (0,99) (0.991) (0,9948)

aw = 0,9709 PULPA NATURAL DEL MANZANO

c. Un fabricante de sopas deshidratadas prepara una sopa de cebolla mezclando distintos ingredientes que luego envasa en sachets, impermeables al vapro de agua. Los sachets se alamcenan a temepratura ambiente (18oC).

Calcular: Aw de la sopa mediante la siguiente ecuacion:

Aw final= Σ ( (Li / k1)* Awi) / Σ (Li / k1)

INGREDIENTES CANTIDAD

% DE HUMEDAD EN BASE SECA

(m) Li Awi K1

ALMIDON 19 3.0 18.43 0.16 0.445

HARINA DE TRIGO 22 3.0 21.34 0.16 0.4

LECHE EN POLVO 20 3.5 19.3 0.19 0.15HIDROLIZADO DE

PROTEINA 4 4.2 3.83 0.23 0.25

CEBOLLA 15 4.0 14.4 0.22 0.23

SUMATORIA ∑ 80 35,4 77,3 0.96 1.475

- Li (masa seca) = cantidad del ingrediente – gramos de agua en el ingrediente

- K1 = inverso de la pendiente de la isoterma: Δm/ΔAw

Aw final Σ ((77.3 / 1.475) * 0.96) / Σ (77.3 / 1.475)

Aw final ((52.406) * 0.96) / 52.406

Aw final 50,310 / 52.406

Aw final 0.9 DE LA SOPA DE CEBOLLA

2. como complemento del tema de la lección 9: enzimas realice la siguiente actividad: complementando la tabla:

ENZIMA SUSTRATOACCION CATALICA Y

PRODUCTOSUSO

INDUSTRIAL Glucosa oxidada

 Variedades de aspergillus Níger

 Cataliza la oxidación reversible de numerosas aldosas a sus correspondientes lactosas.

 Industria láctea

 Invertasa  Especie del genero saccharomyces

Es la responsable de la hidrólisis de la sacarosa al romper específicamente el enlace C-O entre el átomo de oxigeno glicosidico y el carbono 2 de la fructuosa.

 Fabricación de glucosa y fructuosa a partir del maíz.

 α – glucosidasa

Variedades de aspergillus Níger, aspergillus oryzae yrhizopus oryzae.

 Actúan sobre el almidón cortando unidades de glucosa a partir del extremo no reductor de las cadenas de glucosa.

 Fabricación de zumos.

β – galactosidasa

 Variedades de aspergillus Níger y aspergillus oryzae,

Corta la lactosa en glucosa y galactosa libres por incisión del enlace glicosidico.

 Fabricación de zumos.

especie de saccharomyces.

Α y β – amilasa

-Variedades de aspergillus Níger, aspergillus oryzae,rhizpus oryzae, bacillus subtiles, penicillium cebada malteada.

-Cebada malteada, avena, maíz y sorgo.

Son glicosidasas extracelulares que catalizan endógenamente (cortanlos substratos en el interior de la molécula) la hidrólisis de polímeros deunidades de glucosa, a través de enlaces α—1,4- glicosidicos

-Son glicosidasas que catalizan la hidrólisis de polímeros de unidades de glucosa, a través de enlaces α—1,4- glicosidicos

Industria panadera

Industria Cervecería.

 Pectin estearasa

 Variedades de aspergillus Níger y rhizopus oryzae.

Es altamente especifica para los esteres metilicos del poligalacturonato  

 Pectato liasa

 Variedades de aspergillus Níger y rhizopus oryzae.

 Catalizan la degradación de enlaces glicosidicos próximos a un grupo carboxilo libre, por un mecanismo de ß- eliminación. Sus sustratos preferidos son los pectatos y pectinas de bajo grado de metoxilacion.  

 Pepsina  Estomago de cerdos u otros animales  Es una carboxilproteinasa.

Necesita de un precursor para ser activada, el pepsinogeno  

 Lipasas  Tejido pancreático y variedades de aspergillus Níger y rhizpus oryzae

Necesita de un cofactor proteico, la colipasa, para ejercer su función catalítica.

  Lipoxigenasa  Granos y semillas de

soya, trigo y maíz.  Oxigenación de ácidos grasos poliinsaturados.

 Industria de panificación

 Bromelina

 Piñas: ananás comosus, ananás bracteatus.

Es una enzima proteolitica que contiene grupos sulfhídricos, el grado de hidrólisis de esta enzima es solubilizar, en distinto grado las diversas fracciones de las proteínas cárnicas

Fabricación de zumos

Capítulo 3

ESTRUCTURA CICLICA DE LOS CARBOHIDRATOS: HEMIACETALES

1. represente en forma esquemática (se puede presentar escaneado), la formación mehiacetalica, la formación de los isómeros α y β (muta rotación) de: FRUCTOSA.

DESARROLLO:

2. Como complemento del tema de la lección 13 y 14 del modulo, elabore un cuadro resumen en presente los efectos del procesamiento sobre las propiedades de las proteínas por tratamientos térmicos, alcalinos, ácidos y reacciones de oxido-reducción en el procesamiento de alimentos.

Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.

Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:

Estructural (colágeno y queratina) Reguladora (insulina y hormona del crecimiento), Transportadora (hemoglobina), Defensiva (anticuerpos), Enzimática (sacarasa y pepsina), Contráctil (actina y miosina).

Las proteínas están formadas por aminoácidos.Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.

3. Realice la siguiente investigación: “Efectos de la estimulación eléctrica sobre la carne en canal”

Sacrificio y procesamiento Los animales son sometidos a un faenado convencional, el cual el inició con un aturdimiento por conmoción, seguido de sangría, degüello, desollado y eviscerado. Las canales son divididas por la mitad y el proceso se termina con el lavado y retoque pertinente (Vilca, 1991). Las canales deben tener un periodo de 24 horas a la sombra y a una temperatura media de 15 ºC. Una mitad de la canal se destina para tratamiento y la otra para control. La mitad de las canales son estimuladas eléctricamente a los 60 minutos post sacrificio mediante electrodos colocados en el tejido muscular. Se realizaron cuatro tipos de estimulaciones eléctricas:

- T1: 500 voltios por 60 segundos, - T2: 500 voltios por 30 segundos, - T3: 600 voltios por 60 segundos, y - T4: 600 voltios por 30 segundos.

Las medias canales del grupo control no recibieron estimulación eléctrica. Los voltajes y tiempos de estimulación eléctrica usados fueron determinados mediante un trabajo previo, llegándose a la conclusión que 500-600 voltios por 30-60 segundos eran los más indicados.

Mecanismos de estimulación eléctrica de las canales que pueden servir para mejorar la calidad de la carne. Se determinan los elementos que confirman el efecto de la estimulación eléctrica en la ternura (y otras marcas de calidad de la carne) basado únicamente en las variaciones de los niveles pH/temperatura en los músculos de las canales. Se describen las interacciones entre los parámetros eléctricos y las reacciones de contracción de los músculos de la canal con vistas a ofrecer unos principios generales que puedan servir de orientación para la concepción de una tecnología de estimulación eléctrica. Se prevén los riesgos comerciales ligados a una menor calidad de la carne debido a un uso inapropiado de la estimulación eléctrica, en particular una estimulación excesiva que provocaría unas condiciones similares a la carne blanda, pálida y exudativa.

La estimulación eléctrica tiene un efecto significativo sobre la calidad de la carne de la alpaca en los aspectos de terneza, jugosidad, sabor y olor; y que además influye en la capacidad de su conservación. Se utilizó 12 alpacas hembras adultas de 4-4.5 años de edad y 50-60 kg p.v. Las canales fueron estimuladas eléctricamente a los 60 minutos del sacrificio, usando electrodos colocados en el tejido muscular. A cada media canal tratada se le estimuló con 500 voltios por 60 (T1) ó 30 segundos (T2), y con 600 voltios por 60 (T3) ó 30 segundos (T4); dejando sin estimulación eléctrica a las medias canales control. El tratamiento tuvo un efecto significativo (p=0.00) sobre el pH de la carne tratada, produciendo un menor crecimiento microbiano a las 24 horas post estimulación (p=0.004), especialmente en el tratamiento T2. En las características organolépticas se obtuvo un efecto significativo para el olor con el tratamiento T1 (p=0.009), sabor con el tratamiento T4 (p=0.002), terneza con los tratamientos T2 (p=0.023) y T3 (p=0.004), y jugosidad con el tratamiento T4 (p=0.005).

BIBLIOGRAFIA

CIBERGRAFICAS

- http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaii/carbohidratos.cfm

- http://www.racve.es/actividades/veterinaria-salud-publica/2002-02-13SalvioJimenez.htm