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Composición química de los alimentos

Unidad 7 Vitaminas

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Unidad 7. Vitaminas OBJETIVOS El alumno reconocerá la importancia de incluir las vitaminas en la dieta, a partir de la información estudiada en el texto. El alumno identificará y distinguirá las vitaminas hidrosolubles y las liposolubles, así como su estructura general como parte de su cultura básica en gastronomía.

TEMARIO 7.1. Vitaminas solubles en grasa o liposolubles. 7.2. Vitaminas solubles en agua o hidrosolubles.

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MAPA CONCEPTUAL

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INTRODUCCIÓN Las vitaminas son nutrientes esenciales, cuya síntesis por el organismo es limitada, en la mayoría de los casos. Se encuentran en los alimentos en pequeñas cantidades. Se conocen 13 y se dividen de acuerdo en su solubilidad en liposolubles (o solubles en grasa y solventes orgánicos) en donde se clasifican las vitaminas A, D, E y K. El otro grupo es el de las vitaminas hidrosolubles o solubles en agua, aquí se clasifica todo el complejo B y la vitamina C. Las vitaminas también se catalogan de acuerdo a su sensibilidad a diversos agentes fisicoquímicos que intervienen en el procesamiento de los alimentos. Muy sensibles: B1, C y B12. Sensibles: A, D, K B2 Y B9. Poco sensibles: E, B5, B6 Y B8. Estables: B3. Los niveles vitamínicos se expresan de dos formas: con unidades internacionales (UI) y en unidades ponderales (microgramos o miligramos por kilogramo de masa corporal). En general la carencia de vitaminas, genera trastornos metabólicos. Existen dos etapas de hipovitaminosis: inicial, donde se registran dolores de cabeza, pérdida de apetito, irritabilidad, fatiga y somnolencia y la etapa franca, cuando se dan síntomas específicos de cada una de las avitaminosis. Algunas vitaminas tienen aplicaciones en tecnologías como antioxidantes, colorantes y coadyuvantes en la elaboración de ciertos productos.

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7.1 VITAMINAS LIPOSOLUBLES Actividad de inicio de tema. De manera individual, cada quien responderá las siguientes tres preguntas escribiendo todas las ideas que se relacionen con ellas, sin importar mucho el orden. Posteriormente, en grupo se discutirán brevemente las ideas de algunos alumnos para introducirse al tema de las vitaminas. 1.- ¿Cuál es la función de las vitaminas en el organismo? 2. ¿Qué son las provitaminas? 3. ¿Realmente son necesarios los suplementos vitamínicos?

Las vitaminas liposolubles tienen como base estructuras llamadas terpénicas, y contienen en sus Glosario Coenzima: Son moléculas orgánicas no proteicas que transportan sustancias entre enzimas. A veces son activadoras de las enzimas.

cadenas enlaces dobles, los cuales las vuelven muy sensibles a las reacciones do oxidación, de manera similar a como ocurre con los ácidos grasos insaturados. El hombre, como los mamíferos las retienen en el tejido adiposo y en especial, en el hígado. Sus funciones no están muy claras, pero se sabe que algunas ejercen funciones como coenzimas, es decir que se unen a las enzimas para activarlas en ciertas reacciones bioquímicas. Se sabe que existen problemas severos cuando falta alguna de estas vitaminas, aunque se conocen mejor las vitaminas A y D. VITAMINA A Llamada retinol, ácido retinoico, vitamina A-ácido y xeroftol. H3C

CH3

CH3

CH3 OH

¿Sabías qué? CH3

En los conos y bastones del ojo se localiza un pigmento fotosensible llamado púrpura visual o rodopsina, que está formada por vitamina A y una sustancia llama opsina. Al llegar la luz al ojo, la rodopsina se desdobla en sus componentes. .La capacidad de la retina para regenerar la rodopsina está en relación con la disponibilidad de vitamina A.

La vitamina A como retinol, está presente en productos de origen animal y en ciertos carotenoides, en productos vegetales. De estos carotenoides que son provitaminas (precursores de vitaminas) el más conocido es el betacaroteno. Se encuentra en la parte grasa de la leche, queso, mantequilla y yema de huevo, en aceites de hígado de pescado (bacalao, atún y tiburón) y de oso polar. En los vegetales se encuentra en los de hoja verde oscuro (espinaca, acelga), tomates, pimientos, duraznos y chabacanos, melón y naranjas. La vitamina A es muy temolábil y se descompone por acción de la luz, oxígeno, aire y ácidos. Como betacaroteno es muy estable en los vegetales. Su función más conocida es la relacionada con la visión, cuando ésta escasea se genera el trastorno conocido como ceguera nocturna.

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La vitamina A juega un papel importante en el desarrollo y se le considera factor de crecimiento. Otro papel importante es en la piel, membranas, mucosas, paredes de los vasos Glosario

sanguíneos y córnea. Se cree que su carencia puede estar relacionada con el cáncer. La ingesta diaria recomendada para hombres a partir de los 10 años es de 3330 UI y mujeres

Termolábil: Se aplica a sustancias que se alteran al estar expuestas a ciertas temperaturas.

de 2665 UI. La hipervitaminosis de vitamina A es difícil que ocurra en las ciudades. La forma más segura de su consumo es a través de los vegetales. Su exceso produce una pigmentación amarillenta en

Patológico: Que se convierte en enfermedad.

la piel que no es patológica. Dosis 10 veces superiores a la ingesta diaria recomendada (IDR) se consideran seguras. Más allá de esta cantidad provoca dolores de cabeza, vómito, calvicie, anorexia, sequedad de piel y mucosas, descamación, fragilidad ósea y posibles lesiones hepáticas. Su carencia genera problemas de visión, sequedad de la piel o mucosas, crecimiento anormal de los huesos, crecimiento lento y pérdida de peso. VITAMINA D Llamada también calciferol o vitamina antirraquítica. CH3 H3C H3C

¿Sabías qué?

H3C CH3

CH3

CH3 H CH3

CH3 H

H H

La vitamina D es esencial en el proceso de autorregulación mineral del organismo, contribuye a la absorción del calcio y fósforo en la matriz del hueso. También influye en la eliminación del fósforo por el riñón, mejorando su absorción por los túbulos renales. Otra función es en el trabajo muscular haciendo llegar los impulsos nerviosos a los músculos.

CH2

CH2

HO

HO

Vitamina D2

Vitamina D3

Se presenta como vitamina D2 y D3. La provitamina D2 o ergosterol se convierte en D2 o ergocalcifereol debido a la acción de la luz solar y proviene de fuentes vegetales. La provitamina D3 o 7-dehidrocolesterol se convierte por la luz solar en vitamina D3 o colecaliferol y proviene de fuentes animales. Se obtiene tanto de los alimentos incluidos en la dieta diaria como de la acción que ejerce la luz solar sobre la piel. Los aceites de hígado de pescado y en conservas de pescado, los huevos, carne, leche y productos lácteos tienen poca cantidad, así como las verduras y hortalizas.

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http://www.vidasanafacil.com/wp-content/uploads/2009/10/vitamina_a1.jpg http://www.newsmatic.e-pol.com.ar/usr/479/4268/cuerpo_frutas.jpg

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La vitamina D ingerida en la dieta se absorbe en el duodeno y en el yeyuno con ayuda de las sales biliares. Se estima que únicamente se absorbe el 50% de lo ingerido, el resto se produce como consecuencia de la exposición de la piel a la luz solar. Una vez formada se transporta por la sangre y llega al hígado donde se transforma por una enzima en calcidiol, llega al riñón y se convierte en calcitriol para almacenarse en tejidos adiposos y músculos. Se elimina a través de las heces. El almacenamiento y cocinado de los alimentos no le afectan pero si se aísla, se destruye por la luz, oxígeno, aire y ácidos. La ingesta diaria recomendada es en hombres y mujeres a partir de los 10 años es de 5 microgramos. La hipervitaminosis por vitamina D se suele manifestar como dolores de cabeza, retrasos en el crecimiento, lesiones renales, calcificación del miocardio, pulmón y tejidos blandos y hasta la muerte.

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VITAMINA E Llamada alfa tocoferol o “vitamina de la fecundación”. CH3

¿Sabías qué?

HO

La vitamina E sirve para proteger los tejidos corporales de lesiones, protege a las membranas de los nervios, músculos y sistema cardiovascular de la oxidación, así como las membranas de los glóbulos rojos. Tiene un papel importante en la función testicular. Estimula la producción de ciertas hormonas.

H3C

CH3 O CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

Dos grupos de compuestos localizados en las plantas tienen actividad vitamínica E. El grupo más importante lo forman los tocoferoles alfa, beta, gama y delta. El otro grupo es el de los tocotrienoles alfa, beta, gama y delta. Esta vitamina se encuentra tanto en alimentos de origen vegetal como animal. El germen de trigo, los aceites vegetales y almendras son las fuentes primarias. Las fuentes secundarias son las semillas de gramíneas y vegetales de hoja verde, mantequilla, margarina y la yema de huevo. El organismo absorbe la vitamina E de los alimentos, mayoritariamente en la parte media del intestino delgado, proceso favorecido por las sales biliares y jugo pancreático. Mientras mayor es la cantidad de vitamina ingerida, menor es la cantidad absorbida. La mayoría es excretada en las heces.

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El sistema linfático y sanguíneo transportan esta vitamina, que va ligada a las lipoproteínas, así llega a los tejidos grasos, hígado y músculos así como ovarios, testículos, glándulas adrenales y ¿Sabías qué? En las personas normales es infrecuente la avitaminosis de vitamina K, ya que se sintetiza por las bacterias intestinales (flora intestinal) del yeyuno e ileón en gran cantidad y se absorbe bien, excepto cuando hay tratamientos con antibióticos o anticoagulantes. Una vez absorbida llega al hígado desde donde se distribuye a los tejidos como cápsulas suprarrenales, pulmones, médula ósea y riñones.

pituitaria. En ausencia de oxígeno y aire, los tocoferoles son estables al calor y álcalis. Se oxidan fácilmente. Este proceso se acelera por la presencia de luz, calor, sales de hierro y cobre. La fritura los destruye. La ingesta diaria recomendada en personas a partir de los 16 años es de 12 miligramos al día. Las carencias típicas de esta vitamina sólo se han observado en animales. En el caso de personas sólo se presentan cuando hay trastornos de absorción.

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VITAMINA K Llamada naftoquinona, foloquinona, metaquinona Son un grupo de sustancias que participan en la coagulación de la sangre. Su denominación viene de la palabra alemana “koagulation”. O

CH3

CH3

CH3

O CH3

CH3 O H3C

CH3

Vitamina K1

O

Vitamina K3, menadiona

Las formas naturales son la K1 (filoquinona o fitonadiona) que está naturalmente en las Glosario

plantas, la K2 o menaquinona que se sintetiza en la pared intestinal de los animales y del ser humano.

Fibrinógeno: Proteína fibrosa de la sangre, soluble en agua que ayuda a la coagulación de la sangre.

Sintéticamente, se obtiene la K3 o menadiona que se convierte en K2 en el tracto intestinal.

Protrombina: Proteína que inicia el proceso de coagulación. Se convierte en trombina y con el fibrinógeno forma fibrina, que produce los coágulos de sangre.

coliflor, col, coles de Bruselas y soya. Fuentes de origen animal: harina de pescado, hígado de cerdo y

La vitamina K se encuentra presente en la mayoría de los alimentos en cantidades variables. Las fuentes dietéticas más importantes son los vegetales de hoja verde como espinacas, brócoli, tocino. En menores cantidades se encuentra en frutas y la piel de naranja. Es imprescindible para la coagulación de la sangre evitando toda clase de hemorragias, esto significa que es esencial para la formación de protrombina que se convierte en fibrinógeno. En

http://www.lawebmunicipal.com/files/1001-133-foto/2007_1105Almendras0003.JPG http://almaceliaca.files.wordpress.com/2009/07/manteca-derretida.jpg 104 http://servicios.laverdad.es/gastronomia/fotos/yema201101.jpg 102 103

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bebés es esencial revisar sus niveles porque aún no la producen y la leche materna la contiene en bajas cantidades, para evitar hemorragias espontáneas.

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Actividad de cierre de tema. Elaborar una matriz de comparación con la información de este tema. Posteriormente, al terminar el siguiente tema, podrá completarse esta matriz de manera que se tengan todas las vitaminas. La matriz de comparación no es más que un cuadro en el cual se escribirán las características que correspondan a cada columna con respecto a las vitaminas enlistadas al inicio: Vitamina. Solubilidad. Estabilidad/ Fuentes Carencia. Sensibilidad. Principales. A D E K Elaborarlo en el cuaderno y revisarlo en grupo para que no falten características y además aclarar dudas, si las hubiera. Si se considera que es necesario incluir otra columna, modificar la tabla, de acuerdo con ello.

7.2 VITAMINAS HIDROSOLUBLES Actividad de inicio de tema. Después de leer el siguiente artículo, se organizará una discusión grupal acerca de la importancia de llamarles vitaminas a las sustancias que realmente no lo son y también acerca de las cuestiones éticas involucradas en la venta de dichas sustancias. Al final cada quien redactará sus propias conclusiones y entregará al docente. ”VITAMINAS” QUE NO LO SON Introducción A lo largo de la historia del descubrimiento de las vitaminas se fueron encontrando una serie de sustancias que se les clasificó como tales, pero con el tiempo se descubrió que no lo eran. En muchos casos se han presentado a las “vitaminas que no lo son” como un artículo inútil de consumo engañando al público, haciéndole creer que lo necesitan, siendo que inclusive en ciertos casos, son peligrosas para la salud. Vitamina F. Los ácidos grasos esenciales, linoléico y linolénico, reciben el nombre de "vitamina F". Son sustancias con valor nutricional, y esenciales en la dieta, pero no son propiamente vitaminas. Colina. Sustancia que forma parte de los fosfolípidos, y también de la acetilcolina. No existen datos que permitan indicar que sea necesaria para los humanos. Lecitina. Mezcla de fosfolípidos a la que le atribuyen efectos estimulante cerebral o como adelgazante, pero no tiene precisamente esos efectos. Taurina. Es un aminoácido componente importante de las sales biliares, que desempeñan un papel fundamental en el transporte y absorción de lípidos en el tubo digestivo. Inositol. Es una sustancia necesaria para algunos animales superiores y microrganismos. No es en absoluto esencial para la especie humana, y además se encuentra en todo tipo de alimentos. Se vende extensamente como una "vitamina" contra la calvicie. 105 106

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Composición química de los alimentos Vitamina P. Con este nombre se comercializan los flavonoides, de los que existen varios miles en los vegetales, pero no son esenciales ni necesarias. Carnitina. Es una sustancia clave en el metabolismo de los ácidos grasos, interviniendo en su transporte a las mitocondrias para su oxidación. Se comercializa frecuentemente como una "vitamina" adelgazante, lo que es doblemente falso, ya que ni es realmente una vitamina, ni tiene ese efecto. Acido orotico. También llamado "vitamina B13", es un compuesto que nuestro organismo sintetiza perfectamente en las cantidades necesarias y en algunas enfermedades metabólicas en las que no se puede utilizar correctamente se eliminan grandes cantidades en la orina. Ácido lipoico. Es una coenzima de enzimas mitocondriales. Es también un potente antioxidante. No se conoce ninguna situación carencial ligada a la falta de ácido lipoico. Ácido para-aminobenzoico Llamado también “vitamina Bx” es una vitamina para algunas bacterias, pero no para los animales, ni para la especie humana. Se utiliza para la fabricación de cremas de protección solar, que son exclusivamente para uso externo.Su ingestión en suplementos no solamente es inútil, sino que puede representar un riesgo para la salud, algunas personas son sensibles a esta sustancia. Acido pangámico También llamada "vitamina B15", es una sustancia sin función biológica conocida en el organismo humano. Puede ser peligrosa. Vitamina B17. Amigdalina, o Laetrilo. Se obtiene de "huesos" de durazno y otras frutas. Ingerirla supone un riesgo para la salud, por que es muy tóxico, ya que al degradarse libera ácido cianhídrico. Su venta está prohibida en muchos países. Otras vitaminas inexistentes En algún momento se ha utilizado el nombre de “vitaminas” para substancias mal caracterizadas, que luego han caído en el olvido, o dos nombres para la misma vitamina. Aunque parezca increíble, la mayoría de estas “vitaminas”, como las anteriores (y otras más) se pueden encontrar actualmente en suplementos dietéticos. Vitamina B3. Nombre obsoleto del ácido pantoténico Vitamina B4. Adenina, que no es una vitamina. Nombre antiguo para designar mezclas de aminoácidos. Vitamina B5. Nombre erróneo de la Vitamina B6 Vitamina B7. Se ha designado con este nombre a la biotina Vitamina B8. Este nombre utilizado indistintamente para el ácido adenílico y para el inositol. Ninguno de los dos es una vitamina Vitamina B9. Nombre erróneo para una mezcla de vitaminas del grupo B. También para el ácido fólico. Vitamina B10. Acido pteroil-glutámico, también llamado “factor R.”. Vitamina B11. Utilizado indistintamente con el de Vitamina B10, para diferentes sustancias y mezclas Vitamina B14. Mezclas de sustancias indefinidas extraídas de levadura, huevo, y otros alimentos. Vitamina B15. Además de al ácido pangámico, se aplica este nombre a la dimetilglicina y la diisopropilamina, substancias empleadas por los atletas de la URSS en la década de 1970. Vitamina B16. Mezclas de substancias indefinidas utilizadas con el mismo fin que las anteriores. Vitamina G . Nombre antiguo para la riboflavina. Vitamina H . Nombre antiguo para la biotina. Vitamina H 3. Para-aminobenzoil-dietilaminoetanol, Gerovital. Supuesta substancia rejuvenecedora, muy popular en la década de 1950. Vitamina I . Supuesta vitamina, equivalente a la también supuesta vitamina B 5. Vitamina L1. Acido antranílico (ácido o-aminobenzoico) Supuesta vitamina necesaria durante la lactación para la mujeres. Vitamina L2. Adenil tiometilpentosa. Mismo uso que la anterior. Vitamina M . Denominación obsoleta para el ácido fólico. Vitamina N . Supuesta vitamina anticancerosa. Vitamina Q. Utilizado erróneamente para designar a mezclas de coenzima Q, particularmente a la coenzima Q10. Vitamina T También llamada “termitina”, “torutilina”, “tegutina”, “mycoina” (nombre que corresponde realmente a una micotoxina), y “penicina”. Vitamina U. Substancias presentes en las coles (metilmetioninsulfonio, y relacionados) que supuestamente mejoran las úlceras. Vitamina Y. Nombre obsoleto de la vitamina B6 Tomado de http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/vitamins/novitaminas.html 125

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VITAMINA B1 Conocida como tiamina, aneurina, factor antiberiberi y factor antineurítico. H3C

OH

S

N

¿Sabías qué? La vitamina B1 es esencial para el metabolismo de hidrocarburos, pues es una coenzima. Se puede sintetizar por las bacterias en el ciego, pero no es aprovechable, sino que lo es solamente cuando se ingiere.

N N

+

Cl

-

CH3

NH2

Se encuentra ampliamente distribuida en alimentos tanto de origen animal como vegetal pero en pequeñas cantidades. La levadura de cerveza (en la imagen al final de la tiamina), salvado de arroz y germen de trigo son excelentes fuentes de esta vitamina. También se encuentra en menor cantidad en carnes, granos de cereales, frutos y legumbres secos. Cuando se ingiere se absorbe en el intestino delgado y se transforma en coenzima activa. Se elimina como tiamina o un derivado de ella en heces o sudor. Es una vitamina muy sensible al calor, oxígeno, luz, humedad y bases. Su solubilidad en agua, hace que se pierda una parte de ella cuando se remojan o hierven los alimentos. La ingesta diaria recomendada en hombres a partir de los 16 años es de 1.0 a 1.2 miligramos, en mujeres es entre 0.7 a 0.9, disminuyendo conforme aumenta la edad. Los síntomas de su carencia son depresión, irritabilidad, pérdida de memoria y neuritis

Glosario Neuritis periférica: Inflamación y degeneración de los nervios que produce trastornos motores. En este caso ocurre en los nervios periféricos, que son aquellos que están fuera del sistema nervioso central y que van a las extremidades y órganos.

periférica. La enfermedad característica es el beri-beri que produce adelgazamiento muscular, inflamación del corazón con fallas cardiacas, convulsiones y vómitos. La foto es de un paciente con este mal.

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VITAMINA B2 Conocida como riboflavina, lactoflavina, ovoflavina, hepatoflavinaHO

¿Sabías qué? La riboflavina actúa en numerosas reacciones de oxidación-reducción, en reacciones metabólicas de carbohidratos y en reacciones de proteínas y grasas así como la producción de energía. Es esencial para la conversión de priridoxina en ácido fólico y de triptófano en niacina.

HO

H

HO

H

HO

H

H H3C

H N

N

O NH

H3C

N O

Es una de las vitaminas más ampliamente distribuidas en la naturaleza, la levadura de cerveza (en la foto) es su mejor fuente. La carne y sus productos, así como la leche y sus derivados,

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los huevos y algunos pescados también son buenas fuentes. Las legumbres y verduras de hoja verde la contienen en menor cantidad. La leche se envasa en recipientes opacos por la sensibilidad de esta Glosario

vitamina a la luz, sin embargo no se destruye en procesos de cocinado, si los alimentos no se exponen a la luz. Se recomienda mucho aprovechar los jugos o caldos de productos de origen animal porque

Dermatitis seborreica: Condición de la piel en la que se ve grasosa y descamada. Fotofobia: Intolerancia anormal a la luz. Glositis: Inflamación aguda o crónica de la lengua.

éstos contienen esta y todas las vitaminas hidrosolubles. Las flavinas de los alimentos se liberan en el estómago y se absorben en el intestino delgado por la acción de las sales biliares. En el intestino se convierte en FMN (flavina mononucleótido), sustancia vital en el metabolismo y se va con la albúmina del plasma donde se distribuye por los tejidos y glóbulos rojos. Se elimina en la orina, sudor y bilis. La ingesta diaria para varones es de 1.2 y 1.8 mg y para mujeres es entre 1 y 1.5 mg. Los síntomas de su carencia son raros y no son inmediatos, sino hasta después de 3 ó 4 meses de no ingerirla, estos síntomas incluyen fisuras labiales, lesiones cutáneas, quemazón de la piel y dermatitis seborreica, glositis, fotofobia, lagrimeo y comezón.

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VITAMINA B3 Niacina, ácido nicotínico (ácido piridin-3-carboxílico), nicotinamida, vitamina PP (preventiva del pelagra). O NH2 N

¿Sabías qué? Las coenzimas NAD y NADP se encuentran implicadas en todas las funciones redox del organismo y son esenciales para que los tejidos utilicen la energía que proviene del metabolismo de los .carbohidratos, la niacina es esencial para el crecimiento e interviene en la síntesis de hormonas.

El ácido nicotínico se encuentra en plantas, levaduras y germen de trigo. La nicotinamida está presente en alimentos de origen animal como el hígado, carne, pescado, frutos secos, legumbres y huevo. El maíz al ser nixtamalizado, libera el ácido nicotínico y hace que pueda absorberse por el organismo, así que las tortillas son buena fuente de esta vitamina. El triptofano es su precursor. Al ser ingerida, se absorbe en el intestino delgado y se convierte en dos coenzimas: el NAD (nicotín adenín dinucleótido) y NADP (nicotin adenín dinucleótido fosfato) que se forman en el hígado, riñón, sangre y cerebro. Se elimina a través de la orina. La ingesta diaria recomendada (IDR) para hombres entre 16 y 60 años es de 18-20 miligramos al día mientras que en mujeres entre 10 y 60 años es de 14-17 miligramos. El margen de

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seguridad de esta vitamina es entre 50 y 100 veces la IDR, dosis mayores provoca reacciones anafilácticas cuando se trata de nicotinamida. Su carencia produce una enfermedad llamada pelagra (en las fotos) o mal de la rosa cuyos síntomas iniciales son diarrea, dermatitis y demencia. La mucosa Glosario Eritema pelagroso: Enrojecimiento de la piel con lesiones oscuras y duras sin descamación (ver fotografías).

bucal y lengua se ponen rojo carmín y es muy característico el eritema pelagroso en el dorso de las manos, pies y alrededor del cuello; también se presenta dolor de cabeza y sensación de quemazón en el cuerpo.

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VITAMINA B5 Llamada ácido pantoténico. OH H3C

NH

O

HO CH3 O

OH

Se encuentra en casi todos los tejidos vegetales y animales. Raramente se encuentra libre, está presente en hígado, riñones, carne, sesos, levadura de cerveza, cereales y leguminosas verdes. ¿Sabías qué? La palabra ácido de esta vitamina deriva del aminoácido alanina. La palabra pantoténico deriva del griego “pañitos” que significa “en todas partes” ya que está distribuido en la naturaleza, principalmente como una coenzima llamada coenzima A (CoA).

Se sintetiza también endógenamente por microorganismos vegetales. Alrededor del 50% del ácido pantoténico de la dieta es absorbido y se deposita en el hígado, glándulas adrenales, riñones, cerebro, testículos y músculos. Se elimina por orina. El alcohol disminuye la cantidad depositada. Esta vitamina está implicada en todas las reacciones que suministran energía y en el metabolismo de medicamentos como desintoxicante. No hay IDR mínima, porque normalmente se ingieren dosis adecuadas. Es muy raro encontrar enfermedades carenciales de esta vitamina pero un trastorno observado ese el “síndrome del pie quemante” detectado en 1940 en prisioneros de guerra mal alimentados. VITAMINA B6 Llamada piridoxina, productos metabólicamente idénticos son el piridoxol, pirdoxal y piridoxamina. R= -CH2OH  piridoxol (piridoxina)

R HO

H3C

CH2OH

N

R= -CHO  piridoxal R= -CH2NH2  piridoxamina

http://www.elsevier.es/ficheros/images/2/2v118n09/grande/2v118n09-13027351tab01.gif http://www.medicinageriatrica.com.br/wp-content/uploads/2009/04/pelagra2.jpg 111 http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/images/ency/fullsize/18103.jpg 109 110

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Esta vitamina está muy ligada a las proteínas de los alimentos. Como piridoxol se encuentra en plantas, mientras que el piridoxal y piridoxamina están presentes en animales. Los alimentos que contienen esta vitamina son la levadura de cerveza, germen de trigo, hígado, carne de cerdo, res, oveja, pollo, pavo, conejo, liebre y pescados frescos y enlatados, granos de arroz, maíz cocido, frutos secos y legumbres. La vitamina se libera de las proteínas y una vez digerida y absorbida se deposita en el cerebro, riñones y bazo. Actúa como coenzima y tiene función en la inmunidad y para evitar enfermedades cardiovasculares. La IDR para hombres entre 10 y 19 años es de 1.6 a 2.1 mg, a partir de los 20 años es de 1.8. Para mujeres entre los 16 y los 19 años es de 1.7 mg y entre los 20 y 70 años es de 1.6 mg. Dosis 50 veces la IDR no reportan efectos secundarios. Esta vitamina está contraindicada en enfermos de Parkinson tratados con L-dopa. Los síntomas de carencia son anemia, trastornos del crecimiento, irritabilidad, disminución de formación de anticuerpos y vómitos. En carencias graves se generan convulsiones. VITAMINA B8 Biotina, vitamina H. H H N

O

S HO

O

NH H

Se presenta en muchos alimentos en pequeñas cantidades, aparece tanto libre (en verduras, leche, salvado de arroz) como unida a proteínas (vísceras, semillas, levaduras). Las fuentes más importantes son hígado, leche, setas, soya, almendras y papas. Después de absorberse se acumula en el hígado y riñones y se elimina por orina. Se encuentra en todas las células vivas e influye en la formación de piel. También tiene papel fundamental como coenzima. Su IDR en adultos, sin importar el sexo es de 150 microgramos por día. Glosario Atóxico: Que no presenta toxicidad.

Es totalmente atóxica, no produce efectos secundarios y sus carencias se encuentran solamente en recién nacidos y hasta los 6 meses de edad, muy rara vez en adultos. Los síntomas de su carencia son alteraciones escamosas en la piel, pérdida de apetito, náuseas, vómitos, cansancio, depresión mental, somnolencia y dolores musculares. VITAMINA B9 Conocida como ácido fólico (ácido pteroilglutámico) o vitamina M, vitamina Bc, folacina. O O

NH N

N

O NH O

H2N

N H

OH

N OH

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Se encuentra en el hígado, levaduras, vegetales de hoja verde (de ahí su nombre: folium= hoja), legumbres, yema de huevo, frutos secos, cereales, quesos, zumo de naranja El ácido fólico se localiza y distribuye ampliamente por los tejidos, luego se deposita en el hígado, ahí se convierte en coenzima. Se elimina por la orina y en las heces. Las coenzimas polínicas están involucradas en el metabolismo de aminoácidos y síntesis de proteínas así como las bases que forman ADN y ARN. IDR en hombres a partir de los 13 años 200 microgramos por día, en mujeres a partir de los 13 años son también 200 microgramos por día, que aumenta según la etapa en la que esté: gestación o lactancia, incrementándose a 400 microgramos. Dosis 400 veces mayores son bien toleradas. La carencia de ácido fólico es muy común. Aguda, produce náuseas, diarreas, pérdida de apetito y mareos así como ulceración de la mucosa bucal y faríngea, cambios en piel y pérdida de cabello. Una carencia de 4 a 6 meses se manifiesta como inapetencia, llagas en la boca y lengua, pérdida de memoria, depresión y somnolencia. En casos muy graves provoca una forma de anemia muy grave. Se recomienda su ingestión en el embarazo (y desde antes) para evitar defectos en el feto, como puede ser espina bífida, labio leporino, paladar hendido y defectos cardiacos.

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VITAMINA B12 Es un grupo de compuestos localizado en alimentos de origen animal solubles en agua, relacionadas químicamente y que contienen un átomo de cobalto en su anillo central. Se denomina cobalaminao cianocobalamina. O

H2N

H2N

H2N

O

CH3

H3C

O

NH2

N

H3C

O

N

H3C

N +

Co N

N CH3

O NH2 H C 3

H3C

CH3

O

O

NH O

O

CH3

N

NH2 CH3

P O

O

-

HO N

H

HO

CH3

H

H O

H

Su presencia en los alimentos es muy escasa. El aporte de esta vitamina es sólo a través de productos de origen animal como hígado, riñón, sesos, corazón, carnes, pescados, leche y quesos. 112

http://www.websaludable.com/wp-content/uploads/2010/01/acido-folico.jpg 130

Composición química de los alimentos

Cuando el aporte es adecuado se absorbe en la parte final del ileón. Si es masivo, por dosis orales se absorbe a lo largo de todo el intestino. De ahí pasa a la sangre y se transporta hacia los órganos. Se elimina por orina, bilis y heces. Glosario Hematopoyesis: O también hemopoyesis. Proceso de formación, maduración y desarrollo de las células de la sangre (glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas), a partir de células madre. Dicho proceso ocurre en la médula de los huesos largos.

Dada su estructura, muy similar a la de la hemoglobina, sirve en la hematopoyesis y el crecimiento y se involucra también en el metabolismo de carbohidratos y grasas. Es una coenzima indispensable en la formación de tejido nervioso y regeneración de ácido fólico. IDR en hombres y mujeres desde los 10 años es de 2 microgramos al día. Esta vitamina no es tóxica, no presenta efectos secundarios. Su carencia produce anemia, cansancio, debilidad, letargo, problemas respiratorios, glositis, pérdida del gusto y olfato, pérdida de la memoria y de síntesis de ADN así como degeneración de la médula espinal.

113

VITAMINA C Ácido ascórbico o ácido hexurónico. HO O HO HO

O

OH

Se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza, prácticamente todos los vegetales la contienen. Es muy sensible al calor, luz y oxigeno. Su mayor fuente son los zumos de limón, naranja, guayaba pero también está en pimientos rojos, coles, fresas, jitomate, berros, espárragos, hígado, riñones y sesos. La mayoría de los organismos la sintetizan. Se absorbe en el duodeno y yeyuno para depositarse en las cápsulas suprarrenales, cerebro, hígado, páncreas, plasma sanguíneo y músculos. Se elimina por orina. Participa en la formación del colágeno, músculos, huesos y cartílagos. Ayuda a cicatrizar heridas y a tener las encías y mucosas en buen estado. Favorece la absorción del hierro, participa en reacciones redox, estimula las funciones de defensa del organismo, protege a las células contra la oxidación y protege a la vitamina E. IDR 50 miligramos al día en niños y 60 mg en adultos. No hay riesgos de toxicidad por exceso. Su carencia se conoce como escorbuto que se caracteriza por inflamación de las articulaciones, debilidad del colágeno, hemorragias extensas, retraso en la cicatrización de heridas y disminución de las defensas.

113

http://img.vitonica.com/2008/11/proteinas.jpg 131

Composición química de los alimentos

114

Actividad de cierre de tema. Completar la matriz comparativa iniciada al final del tema anterior. Posteriormente se recomienda elaborar un breve ensayo acerca de la importancia de las vitaminas en la dieta diaria, incluyendo la respuesta a la siguiente pregunta: ¿son realmente necesarios los suplementos vitamínicos?, la extensión del ensayo será de 2 a 3 cuartillas. Incluir una conclusión breve. Entregarlo al docente.

114

http://www.mejorcadadia.com/Blog/wp-content/uploads/2009/09/frutas-vitaminas-070508.jpg 132

Composición química de los alimentos

Actividad de autoevaluación y afirmación de conocimientos. Relaciona ambas columnas y escribe la respuesta en el paréntesis de la izquierda. Cuando la pregunta se refiera a alguna vitamina, escribe ene. Cuaderno el otro nombre con el que se le conoce, además del que está escrito. 1.

(

)

Vitamina cuya ingestión se recomienda durante el embarazo para evitar defectos en el feto.

2. (

)

Son las vitaminas hidrosolubles.

3. (

)

La mitad de las necesidades de esta vitamina se satisfacen con la exposición al Sol.

4. (

)

Vitamina importante en la cicatrización y promoción de las defensas del organismo.

5. (

)

Es un importante factor de coagulación.

6. (

)

Sirve para formar una molécula cuyas siglas son FMN y que es vital en el metabolismo.

a.

Vitamina T.

b.

Acido fólico.

c.

B1, C, B12.

d.

Vitamina E.

e.

Vitamina B10.

f.

Vitamina D.

g.

Ácido Ascórbico.

h.

Vitamina B3.

i.

Retinol.

j.

Complejo B y vitamina C.

k.

Vitamina B6. Coenzimas.

7. (

)

Se les llama así a una baja ingesta de vitaminas.

8. (

)

Se les llama así a las vitaminas solubles en agua.

9. (

)

Nombre que se le da a los activadores de las enzimas.

l.

10. (

)

Su carencia produce una enfermedad llamada beriberi

m. Cianocobalamina.

11. (

)

Su nombre convencional proviene de una palabra griega que significa “en todas partes” porque está presente en casi todos los alimentos.

n.

Vitamina B2.

o.

Hipovitaminosis..

12. (

)

Su función más conocida está relacionada con la visión.

p.

Vitamina K.

13. (

)

Esta vitamina se encuentra en todas las células vivas e influye en la formación de piel.

q.

Biotina.

r.

Hidrosolubles.

14. (

)

Esta vitamina sirve para evitar la esterilidad.

s.

Vitamina B5.

15. (

)

Vitamina fundamental para la formación de sangre.

t.

A, D, E, K.

16. (

)

Son vitaminas muy sensibles a la descomposición.

u.

Vitamina Q.

17. (

)

Es el otro nombre que se le da a la niacina, su carencia produce pelagra.

v.

Provitaminas.

18. (

)

Vitaminas poco sensibles a los procesos de alimentos.

w. Vitamina B17.

19. (

)

El piridoxol, piridoxal y piridoxamina son formas en las que se puede encontrar a esta vitamina.

x.

E, B5, B6 Y B8.

y.

Vitamina B1.

20. (

)

Son vitaminas liposolubles.

133

Composición química de los alimentos

Unidad 8 Minerales

Cristales de sal común. http://www.foro-minerales.com/forum/files/cristales_de_sal_506.jpg 134

Composición química de los alimentos

Unidad 8. Minerales OBJETIVOS El alumno reconocerá la importancia de incluir los minerales en la dieta, para favorecer el funcionamiento del organismo, a partir de la información estudiada en el texto. El alumno identificará y distinguirá los minerales y sus funciones, y la ingesta mínima recomendada para cada uno de éstos, como parte de su cultura básica en gastronomía.

TEMARIO 8.1. Macroelementos 8.2. Microelementos y oligoelementos

135

Composición química de los alimentos

MAPA CONCEPTUAL

136

Composición química de los alimentos

INTRODUCCIÓN Desde el punto de vista de la geología, un mineral es una mezcla de dos o más sólidos formados por procesos inorgánicos para generar sólidos cristalinos, duros y que se funden a altas temperaturas, algunos solubles en agua. A partir de los minerales se forman todas las rocas y también las sales que alimentan a las plantas (convirtiéndose así en minerales nutritivos). Desde el punto de vista nutricional, un mineral es una sustancia inorgánica que el organismo requiere para su funcionamiento en general, y que debe ser suministrado en pocas cantidades. Para considerar un mineral como esencial, se deben reunir cuatro factores: Si se suministra en bajas cantidades, se generan carencias severas que pueden llegar a ser irreversibles, si no se procura nuevamente dicho mineral. Sin ese elemento, el organismo no completa sus ciclos bioquímicos normales. Ese elemento químico está involucrado en ciclos metabólicos. No hay ningún otro elemento o sustancia que supla sus funciones.115 Muchos minerales, al igual que las vitaminas, actúan como cofactores de enzimas (coenzimas) para controlar la presión osmótica de las células y el pH o como parte constitutiva de algunas macromoléculas. Los minerales se dividen en tres grupos principales basándose en la ingesta recomendada (necesaria) en: Macroelementos. Las necesidades diarias de ellos superan los 100 mg diarios. Microelementos. Las necesidades diarias de ellos son de entre 1 y 100 mg diarios. Oligoelementos. Se requieren solamente en microgramos diarios.

116

115 116

http://132.248.239.10/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/dgire2006-2007/11_porta/minerales/definiciones.htm http://fs6.depauw.edu/~hersh/Revista/issue8/Images/Santiago_clip_image013.jpg 137

Composición química de los alimentos

8.1 MACROELEMENTOS Actividad de inicio de tema. Escribir una frase empleando cada una de las siguientes palabras. Después compartirlas con el resto del grupo, según lo indique el docente. Revisar los conceptos incluidos en las frases al terminar el tema. Osteoporosis Calambre Deshidratación Huesos Uñas

CALCIO Es el elemento más abundante en el ser humano y representa el 2% del peso corporal. Se recomienda su ingesta en cantidades de 500 a 1000 mg. diarios. Aproximadamente el 40% se absorbe en el Glosario Raquitismo:: Enfermedad nutricional caracterizada por deformidades esqueléticas debidas a un bajo nivel de calcio y fósforo en la sangre. Los rasgos más comunes de los niños con esta enfermedad es un encorvamiento de las piernas, proyección del esternón hacia fuera, protuberancias en la caja toráxica y deformidad en el cráneo,

intestino delgado, el resto se elimina en heces. Su absorción se favorece por la vitamina D, lisina, arginina y lactosa. Una vez absorbido se acumula en el plasma sanguíneo en cantidades de 9 a 11 mg/100 ml. Sus funciones son: formación de huesos y dientes, gracias a la calcitonina y a las vitaminas A y C, también sirve en la coagulación de la sangre, contracción muscular, y para evitar la osteoporosis mientras puede ser absorbido, porque también su absorción, sobre todo en el caso de las mujeres depende de los estrógenos. Su carencia provoca hipocalcemia que se caracteriza por descalcificación, raquitismo y osteoporosis. El exceso, en cambio, se llama hipercalcemia y se nota por la excesiva excreción de orina con mucha sed. También se forman cálculos renales. A nivel nervioso se genera una depresión y fatiga. Fuentes: semillas oleaginosas como nueces, almendras, etcétera, en verduras de hoja verde como espinacas y brócoli, en las legumbres como la soya y las lentejas, cereales como el trigo y en frutas como el higo y las pasas. La leche y sus productos y las tortillas son excelentes fuentes.

¿Sabías qué?

FÓSFORO. Actúa combinado con calcio para formar huesos y dientes, se utiliza también en enzimas. Cuando se

El nombre fósforo proviene del griego y significa “portador de luz”, los huesos contienen de manera importante el fósforo, es por eso que en los panteones aparentemente se ven “fantasmas” que no son otra cosa que polvo de hueso que brilla en la noche por reflejo de la luz del Sol que absorbe durante el día.

ingiere una gran cantidad de antiácidos, su concentración puede disminuir porque se combina con el magnesio y aluminio y se elimina en heces. Para conservar los niveles óptimos de fósforo, cuando no se ingiere en cantidades adecuadas, el cuerpo lo libera de sus reservas óseas, lo cual provoca debilitamiento de los huesos, dolor y aumenta el riesgo de osteoporosis.

138

Composición química de los alimentos

El fósforo mantiene ligeramente alcalina la sangre, se encuentra de manera importante en el cerebro y de las membranas celulares. Sus fuentes son casi las mismas que las de calcio, también se encuentra en el salvado de trigo y arroz integral.

117

SODIO Junto con el potasio, regula la cantidad de agua de las células de cuerpo y es fundamental par la transmisión adecuada de los impulsos nerviosos y contracción muscular. No hay ingesta diaria recomendada pero se requieren por lo menos 450 mg. al día. Una dosis de hasta 3300 mg. no ofrece riesgos, pero una cantidad superior provoca hipertensión arterial y retención de agua. Aquellos que padecen afecciones cardiacas o renales, pueden tener un empeoramiento con exceso de sodio. Su carencia es muy rara, pero cuando ocurre, se experimenta una pérdida de apetito, náusea, vómito, debilidad muscular y dolor de cabeza. POTASIO Es esencial para el adecuado funcionamiento de los riñones, corazón y otros músculos, secreción de jugos gástricos y transmisión de impulsos nerviosos. No hay una IDR diaria pero se aconsejan entre 755 y 5625 mg. al día. Los chabacanos secos, aguacate, plátano, habas, coles de Bruselas, Glosario Diurético: Sustancia que al ser ingerida produce una eliminación de agua y sales a través de la orina. Se usan para tratar varios desórdenes, entre ellos la hipertensión arterial.

zanahorias, espinacas, jitomate y yogurt son sus principales fuentes. En personas con diarrea grave o enfermedad renal y quienes consumen diuréticos pueden desarrollar deficiencia y sus síntomas son debilidad, pérdida de apetito, náusea, vómito, sequedad de boca, sed exagerada, apatía, aprensión, latidos cardiacos irregulares. En dosis elevadas impide la absorción de vitamina B12.

118

CLORO Ayuda a mantener el equilibrio ácido-base del cuero en el estómago. Forma parte del ácido clorhídrico, indispensable en la digestión. No hay IDR pero se pueden consumir de 70 a 5100 mg. con seguridad. 117 118

http://vidabio.files.wordpress.com/2010/02/calcio-huesos.jpg http://www.ojodigital.com/ojosdigitales/data/512/platano.jpg 139

Composición química de los alimentos

Su exceso provoca desequilibrios en el pH de los fluidos corporales. Se ingiere cuando se consume sal de mesa y sal baja en sodio. ¿Sabías qué? El cloro como elemento tiene propiedades blanqueadoras, pero es un gas muy irritante de color verde (de ahí su nombre). El “cloro” usado como desinfectante en el hogar es una sal de cloro diluida en agua, llamada hipoclorito de sodio.

119

MAGNESIO Sirve en la contracción muscular y la conservación de los niveles orgánicos de calcio, así como en los procesos de aprovechamiento de energía de los alimentos. Es un relajante, laxante y antiácido, controla la flora intestinal y ayuda a mantener el equilibrio natural. Su deficiencia se observa en personas con diarrea prolongada y en quienes toman diuréticos o tienen enfermedades renales. Los síntomas de su carencia se manifiestan como depresión, inestabilidad, debilidad muscular, temblores, conducta irracional y calambres en las piernas, también se genera osteoporosis y caries.

Glosario Laxante: Sustancia natural o artificial que produce la eliminación de heces, por lo general, son para combatir el estreñimiento. Algunos llegan a producir diarrea.

La IDR es de 400 mg.; las dietas que tienen menos de 2000 calorías, normalmente presentan insuficiencia de este mineral. La dosis tóxica es de 6000. El exceso se manifiesta como somnolencia, letargo, sudoración abundante, desequilibrio y diarrea. Fuentes: semillas oleaginosas, germen de trigo, levadura, arroz, mijo, trigo, legumbres y germinados. La clorofila contiene magnesio (observa la estructura).

120

AZUFRE ¿Sabías qué? Cuando un huevo se cuece por cierto periodo de tiempo, suele formarse un halo verdoso alrededor de la yema, además de que se genera un olor sulfuroso. Este halo verde está compuesto de sulfuro de hierro y se elimina añadiendo jugo de limón, pues éste cambia el pH, haciendo desaparecer el color.

Es parte importante de las proteínas. La dureza de una proteína depende de su contenido de azufre, lo que significa que el cabello y las uñas tienen una alta cantidad de este mineral. Los alimentos ricos en proteínas lo contienen, así como la cebolla, ajo, brócoli, col. También favorece la eliminación de toxinas por el hígado y cura problemas de la piel como acné, dermatitis, etcétera, Ayuda al hígado a producir bilis e interviene de manera importante en la síntesis de insulina. Cuando es ingerido como metil sulfonil metano (MSM) en suplementos con cartílago y condrointina, ayuda a eliminar dolores de artritis y articulaciones en general. 119 120

http://www.gastronomiaycia.com/wp-content/uploads/2009/04/sal_yodada.jpg http://www.salood.com/wp-content/uploads/alimentos_naturales/germinado_alfalfa.jpg 140

Composición química de los alimentos

121

Actividad de cierre de tema. De la siguiente lista de alimentos, indicar qué minerales contienen. Es posible que se repitan algunos. Terminar la lista al finalizar toda la unidad. Carne.

Jitomate.

Leche.

Plátano.

Brócoli.

Soya.

Cebolla.

Lentejas.

Nueces

Huevo.

.

8.2 MICROELEMENTOS Y OLIGOELEMENTOS

Actividad de inicio de tema Elabora una tabla RaPRp (Recuerda: respuesta anterior, pregunta, respuesta posterior) en la que escribirás primero las preguntas (que van en la columna central). Después escribirás las respuestas Ra, que son con los conocimientos que tengas en el momento. Al final de este tema contestarás la columna Rp. Parte de la información que deberás considerar es el artículo que se incluye a continuación. Para darte una idea de las preguntas que puedes incluir en la columna “P”, he aquí una muestra: 1.

¿Qué son los quelatos?

2.

¿Cuál es la diferencia entre ingerir un mineral en forma de sal y uno quelado?

3.

¿Por qué la carencia de hierro puede llevar a adquirir ciertas formas de anemia?

4.

¿Cuál es la relación entre el funcionamiento de la tiroides y el yodo?

5.

¿Qué sucede si falta cinc en la dieta?

6.

¿En qué se diferencian las necesidades de calcio de las necesidades de cinc en la dieta?

Los minerales y su importancia en la alimentación Los minerales son, por lo menos, tan importantes como las vitaminas para lograr el mantenimiento del cuerpo en perfecto estado de salud. Pero, como el organismo no puede fabricarlos, debe utilizar las fuentes exteriores de los mismos, como son los alimentos, los suplementos nutritivos, la respiración y la absorción a través de la piel, para poder asegurar un adecuado suministro de ellos. Después de la incorporación al organismo, los minerales no permanecen estáticos, sino que son transportados a todo el cuerpo y eliminados por excreción, al igual que cualquier otro constituyente dinámico. Estrictamente hablando, un mineral es un elemento inorgánico (comúnmente un metal) combinado con algún otro grupo de elementos, o elemento, químicos como puede ser un oxido, un carbonato, un sulfato, un fosfato, etcétera Sin embargo en el organismo, los metales no están combinados de esta forma (como sales), sino de modo más complejo: quelatos, combinados con otros constituyentes orgánicos, que son las enzimas, las hormonas, las proteínas y sobre todo, los aminoácidos. Los alimentos naturales son la principal fuente de metales para nuestro organismo, tanto si el alimento es de origen vegetal como animal.

121

http://www.gastronomiaycia.com/wp-content/uploads/2009/05/huevo_duro.jpg 141

Composición química de los alimentos En esos alimentos, el metal se presenta en forma del complejo orgánico natural (el quelato) que puede ser ya utilizado por el organismo. Sin embargo, los alimentos no son siempre suficientes en calidad y cantidad para poder satisfacer todas las necesidades del organismo en dichos metales, y en tal caso hemos de recurrir a los suplementos minerales para aumentar la ingestión de metales. La quelación es un proceso natural, por medio del cual un mineral se une a una molécula orgánica que permite su transporte directo hacia la corriente sanguínea. Como ejemplos de productos quelados naturales se pueden citar: la hemoglobina, con el hierro, la clorofila, con el magnesio, o la vitamina B12, con el cobalto. Dicho con otras palabras, la quelación se puede entender como un proceso en el que el mineral es envuelto por los aminoácidos, formando una especie de pelota con el mineral en el centro, evitándose así que reaccione con otras sustancias. En todos los casos, el agente quelante impide que el metal reaccione y se combine con otros compuestos en la luz intestinal, evitando los problemas de interferencia, que son causa de la baja biodisponibilidad del mineral. Como agentes de quelación se han utilizado distintos compuestos. Se han usado ácidos ascórbico, cítrico o fumárico, pero se ha comprobado que tales compuestos tienen una estabilidad muy inferior a los quelados órgano-metálicos (de aminoácidos) que son resistentes a la acción del jugo gástrico y son absorbidos rápidamente. Los minerales son vitales en todas las funciones del organismo. Un cuerpo que tiene deficiencias de minerales se vuelve muy ácido y en la acidez es que nacen la mayor parte de las enfermedades. Los minerales ayudan al cuerpo a recuperar la alcalinidad. http://www.acupunturaobjetiva.org/Minerales%20Quelados.htm

HIERRO Se encuentra en cereales (en especial uno llamado quinoa), hígado, carnes rojas, alga spirulina, y en algunos vegetales y legumbres pero no se asimila bien. Los antiácidos y alteraciones digestivas impiden su asimilación. La presencia de vitamina C, ayuda a que se absorba mejor. La IDR varía según la edad, de 11 a 18 años en varones es de 10 mg. y en mujeres de 18 mg, en especial por las pérdidas durante la menstruación. El 70% del hierro en el cuerpo se encuentra en la hemoglobina y mioglobina, otra parte en enzimas metabólicas y un 20% en órganos como el bazo y la médula ósea. Su carencia no es fácil de detectar, pero se presentan síntomas como fatiga, dolor de cabeza, palidez y falta de aire al realizar esfuerzos pequeños, pues sin el hierro no se forma la hemoglobina y por ende, no hay forma de que se transporte oxígeno a las células. Aunado a esto, la falta de hemoglobina deriva en problemas de anemia. El hierro también sirve para tener buenos niveles de cobre, que a su vez sirven para tener buena asimilación y metabolismo de hierro. La siguiente imagen presenta la estructura de la hemoglobina. Cuando se encuentra como oxihemoglobina, su color es rojo intenso, y forma parte de la sangre arterial (como se ve en una hemorragia); cuando es carboxihemoglobina, su color es rojo oscuro, casi negro y forma parte de la sangre venosa.

142

Composición química de los alimentos

YODO Cuando es ingerido se absorbe particularmente en la glándula tiroides, y es vital para evitar cualquier ¿Sabías qué? La sal que consumimos normalmente en la Ciudad de México es yodatada. Este proceso hace que la sal no se apelmace cuando aumenta la humedad ambiental. En estado natural contiene magnesio, lo que la hace compactarse. La sal de mar no es yodatada.

desajuste de dicha glándula y mantener correctos los niveles de tiroxina, una de las hormonas que secreta. Regula el metabolismo de los carbohidratos y síntesis de colesterol, facilita que el cuerpo queme el exceso de grasa. La determinación de los niveles de yodo deben ser hechos por especialistas, pues de consumirlo en exceso también puede ser muy perjudicial. Se puede obtener una dosis de 150 microgramos de la sal yodatada. Los mariscos, la leche y el alga marina llamada kelp la contienen así como las coles, ajo, zanahoria, coliflor, duraznos, peras, frijol de soya, rábanos, nabo y espinacas. La deficiencia de este mineral genera bocio (ve la imagen), que se caracteriza por un aumento en el volumen de la tiroides y retrasos en el crecimiento del feto, retraso mental y desarrollo insuficiente. Por vía externa, como yodopolividona y tintura de yodo es un excelente antiséptico.

Glosario Tiroxina: Nombre común de la tetrayodotironina , es la hormona producida por la tiroides a partir de la tirosina e inducido por la hipófisis

122

CINC Ayuda en el funcionamiento de las enzimas, en especial la que participan en el crecimiento y degradación de proteínas y carbohidratos. La IDR es de 15 mg. y se puede obtener de la carne, almejas, cordero, hígado, ostiones, palomitas de maíz, arroz integral, trigo integral, pescado, y yema de huevo. Su carencia provoca mala cicatrización en heridas, úlceras, dermatitis de cara, pérdida del sentido del gusto. En niños se observa un retraso en el crecimiento y madurez sexual. La dosis tóxica es de 500 mg, la sobredosis provoca náuseas, vómito y diarrea. El cinc afecta la asimilación de cobre y hierro y su deficiencia también provoca deficiencia en estos metales. OTROS MICROELEMENTOS Flúor: Durante la primera calcificación de dientes y hueso, el fósforo y calcio se depositan como hidroxiapatita, conforme continúa el desarrollo, el fluoruro reemplaza las partes hidroxiladas (donde hay grupos OH) y esto le da resistencia contra la caries. Puede ser útil también en el caso de osteoporosis para fijar el calcio y vitamina D a los huesos. En exceso es muy tóxico y puede producir fluorosis, que genera el efecto opuesto: reblandecimiento de huesos y daños irreversibles en el cerebro.

122

http://elementosquimicos.zip.net/images/bocio.jpg 143

Composición química de los alimentos

Cobre: Forma parte de varias enzimas y proteínas que actúan en procesos del sistema inmune, nervioso y cardiovascular. La IDR es de 1.2 a 1.5 mg por día, siendo mayores cuando se consumen dietas vegetarianas. 3 mg por día se toleran bien. Se transmite a los alimentos cuando se cocina con ollas hechas con este metal que tienen la particularidad de transmitir muy bien el calor y mantener el color, sobre todo de verduras. Se encuentra en vísceras, legumbres, cereales integrales, semillas y frutos secos. Del cobre ingerido se absorbe 50-70% y el consumo de antiácidos, drogas y fármacos limita su aprovechamiento. OLIGOELEMENTOS Oligoelementos importantes para el organismo Elemento

123

Efecto por su Exceso Carencia

Fuentes

Req.

Función

Cobalto

Aumento de glóbulos rojos con mucha hemoglobina.

Anemia perniciosa.

Carnes, pescados, lácteos, cebollas, lentejas, higos.

No hay IDR

Interviene en el metabolismo de carbohidratos, es hipotensor, vasodilatador, parte importante de la vitamina B12, es esencial para la formación de glóbulos rojos.

Manganeso

Enfermedad generalizada en el sistema nervioso.

Crecimiento deficiente del organismo, alteraciones en sistemas nervioso y reproductor.

Cereales integrales, pescados, crustáceos, legumbres, nueces.

2 a 5 mg/día

Forma parte de enzimas que metabolizan grasa, reduce excesivos flujos menstruales, interviene en la formación de huesos.

Cromo

Daño en piel y riñones.

Alteraciones en el metabolismo de la glucosa.

Manzanas, brócoli, cebada, huevo, tomate, levadura de cerveza, berros, nueces.

50 a 200 microgramos por día

Interviene en el metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas.

Molibdeno

Inhibición de enzimas.

No se ha registrado en humanos.

Germen de trigo, legumbres, cereales integrales, vegetales de hoja verde oscuro, lácteos.

75 a 250 microgramos por día.

Forma parte de algunas enzimas, que entre otros procesos intervienen en la asimilación de nitrógeno.

Selenio

Alteraciones gastrointestinales.

Alteraciones cardiacas.

Germen, salvado de trigo, arroz integral, vísceras, carne de aves.

55-70 microgramos por día.

Ayuda a la vitamina E en sus funciones, protege al organismo contra diversos cánceres, fortalece el corazón. 123

http://132.248.239.10/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/dgire2006-2007/11_porta/minerales/cuadro_de_microelementos.htm 144

Composición química de los alimentos

Actividad de cierre de tema. Además de completar la lista de la sección anterior, se incluirán los siguientes alimentos, también se escribirán los minerales que contienen. Vísceras.

Germen de trigo.

Vegetales de hoja verde oscuro.

Pescados y mariscos.

Manzanas.

Productos lácteos.

Cereales integrales.

Zanahorias.

Soya.

Algas (spirulina, kelp)

145

Composición química de los alimentos

Actividad de autoevaluación y afirmación de conocimientos. Completa la siguiente tabla en el cuaderno con la información del texto. En caso necesario, investiga los datos que falten. Elemento

Efecto por su Exceso Carencia

CALCIO

Riesgo de calcificaciones

AZUFRE

Crecimiento escaso

COBRE

Náuseas vómitos, dolor de cabeza y debilidad Vómitos

CLORO FÓSFORO HIERRO

Erosión de la mandíbula Provoca cirrosis hepática, alteraciones cardiacas y pancreáticas

MAGNESIO FÓSFORO

Diarrea Debilidad muscular, alteraciones cardiacas

CINC

Bloquea la absorción de calcio, hierro y cobre, produce insuficiencia en el sistema inmune Provoca bocio, hipotiroidismo, cabello seco, estreñimiento Eleva la presión arterial, provoca retención de líquidos y sobrecarga renal

YODO SODIO

Fuentes

Req.

Función

1000-1200 mg/día Forma parte de aminoácidos y proteínas que constituyen huesos y tendones. Sen encuentra enzimas relacionadas con asimilación de nitrógeno. 750 mg/día

Forma parte del jugo gástrico , forma parte del líquido extracelular .

700 mg/día Constituye hemoglobina y proteínas que intervienen en el metabolismo energético 2000 mg/día

12-15 mg/día

Participa en el equilibrio ácido-base, interviene en el metabolismo de lípidos, carbohidratos y proteínas, sexuales

Constituye hormonas tiroideas e interviene en la maduración de la tiroides.

146

Composición química de los alimentos

Unidad 9 Agua

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Composición química de los alimentos

Unidad 9. Agua OBJETIVOS El alumno reconocerá la importancia del agua como sustancia vital para todo ser, a partir de la información estudiada en la unidad. El alumno analizará la naturaleza física y química del agua, y su papel como disolvente y explicará con sus propias palabras las características de ésta, sin errores. El alumno explicará el papel que juega el agua en la conservación de los alimentos y el concepto de actividad acuosa.

TEMARIO 9.1 Estructura química y características físicas del agua 9.1.1

El agua como disolvente

9.2 Actividad acuosa, humedad y estabilidad de los alimentos

148

Composición química de los alimentos

MAPA CONCEPTUAL

149

Composición química de los alimentos

INTRODUCCIÓN Las principales funciones biológicas del agua estriban en su capacidad para transportar diferentes sustancias a través del cuerpo, disolver otras y, también, como regulador del equilibrio hidrostático y la temperatura corporal. La mayoría de los organismos y, en general, los sistemas biológicamente activos, contienen una gran proporción de agua que en ocasiones llega a representar 97% del total de la masa. En el ser humano el balance de agua es el siguiente:

Balance de agua en el humano Fuente Alimentos Bebidas Oxidación de nutrimentos TOTAL

Agua ingerida (mL/día) 850 1300 350 2500

Fuente Orina Pulmones Piel Heces TOTAL

Agua perdida (mL/día) 1500 400 500 100 2500124

De acuerdo con la tabla, para el humano, la fuente mayoritaria de agua es a través de las bebidas y líquidos que ingiere (caldos, por ejemplo), pero también se adquiere por conducto de los alimentos; por ejemplo, los vegetales y las frutas contienen entre 80 y 90% de agua, las carnes entre 60 y 70%, mientras que el queso contiene 35% (según el tipo), el pan 20% y las galletas 5%. Por otro lado, la oxidación de nutrimentos implica las reacciones que ocurren a nivel bioquímico una vez que los nutrimentos y nutrientes son digeridos y absorbidos por el intestino delgado. Se calcula que de una dieta de 2000 calorías se obtienen unos 300 mL de agua. Es importante decir que todos los alimentos, aun los deshidratados tienen agua, así que cualquier persona que maneje los alimentos debe conocer cuál es el papel del agua en la conservación de los alimentos, pues tratamientos inadecuados, por ejemplo, en la rehidratación y congelamiento, puede llevar a la descomposición de los productos, a tener productos de baja calidad o bien a que la calidad nutritiva de los mismos se reduzca considerablemente.

125

124 125

Salvador Badui D, Química de alimentos, p. 15. http://www.buscadieta.com/wp-content/uploads/2008/08/sandia.jpg

150

Composición química de los alimentos

9.1 ESTRUCTURA QUÍMICA Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL AGUA Actividad de inicio de tema Después de leer el siguiente artículo, elabora un mapa mental en el que resumas la información más importante. Recuerda que un mapa mental se inicia en la parte central superior de la hoja (a partir del tema central que va precisamente al centro de la hoja) y se elabora en el sentido de las manecillas del reloj, para escribir en la esquina superior izquierda la conclusión, que deberá ser elaborada de manera personal. Al terminar se entregará al docente, que, si lo considera apropiado puede hacer una breve discusión del mismo.

Glosario Diverticulitis: Inflamación de la pared del intestino grueso en la que se forman bolsas o divertículos que son anormales y que sobresalen del revestimiento intestinal.

¿Por qué el agua es importante para el hombre? El agua constituye un elemento imprescindible para la vida. La mayor parte de los organismos de la Tierra tienen en su composición agua en mayor o menor proporción. El agua es también un elemento imprescindible para el organismo humano. Nuestro organismo está formado principalmente por agua, alcanzando un proporción de 75 al 60 %. Sin el agua, el organismo humano se deteriora rápidamente, en un proceso llamado deshidratación que conduce, si no se ingiere este líquido, a la muerte. Hay registros de que el hombre ha aguantado hasta 90 días sin ingerir alimentos, pero, sin beber no ha podido aguantar más de 5 días, siendo el límite máximo para un organismo humano medio entre 3 y 4 días. Funciones del agua:  Para realizar la digestión y la expulsión de los alimentos: El agua permite digerir los alimentos y su desplazamiento dentro del tubo digestivo. El agua, junto con la fibra, ayudan a realizar los movimientos peristálticos que terminarán con la expulsión de las heces en la defecación. Si no se llevan a cabo estos movimientos puede darse la aparición de retenciones fecales que conducen al estreñimiento, la diverticulitis o inflamación del colon.  Para la expulsión de los residuos metabólicos a través de la orina: El metabolismo corporal produce substancias tóxicas que deben expulsarse del organismo para evitar su propio envenenamiento. Una de esas sustancias, resultado del metabolismo de las proteínas es la urea. Los humanos expulsamos un promedio de 30 g diarios de urea diluidos en agua a través de la orina. De no incluir suficiente agua, se puede generar la aparición de cálculos o piedras en el riñón  Para regular la temperatura corporal: El organismo pierde agua a través de los poros, a través de la transpiración. Normalmente perdemos entre medio litro y tres cuartos de litro diarios. La cantidad es mucho mayor cuando hace calor o cuando realizamos un esfuerzo. También se pierde a través de la respiración.  Para la distribución del oxígeno y de los nutrientes de las células: Lo que ocurre a través de la sangre que contiene 90% de agua.  Como lubricante: Los ojos necesitan del agua para permanecer constantemente húmedos. De igual manera, el agua constituye un lubricante ideal para el movimiento de las articulaciones. La lengua está constantemente húmeda, las mucosas necesitan de agua, etcétera.  Para el correcto estado de las células: Necesitamos una hidratación adecuada para mantener el organismo perfectamente equilibrado. A medida que nos vamos haciendo mayores, se produce una perdida de agua consecuencia de una menor capacidad del organismo para retenerla y una menor sensación de sed. ¿Cuando se debe beber más?  Para aquellas profesiones o actividades que exijan un gran esfuerzo físico o que se desarrollen en lugares muy calurosos se aconseja que beban 1 litro de agua cada hora.  Las personas que comen dietas muy ricas en carnes. La digestión de las proteínas requiere más cantidad de agua.  Los que tienen fiebre o diarrea para compensar las perdidas de agua.  Las personas que viven en climas muy calurosos.  Con dietas de adelgazamiento: Cuando se quiere perder peso, es importante aumentar la eliminación de líquidos. Favoreciendo la diuresis. 151

Composición química de los alimentos

Edad.

Necesidades diarias de agua Cantidad aproximada necesitada por Kg. de masa corporal.

Ingestión diaria.

0 - 2 meses

150 mL

No necesita beber agua. La toma de la leche materna o de la preparada.

3 - 6 meses

150 mL

No se necesita beber si se sigue el amamantamiento. Algunos pediatras ya sugieren que puede ofrecerse agua en taza para que el bebe tome pequeños sorbos (la cantidad no debería superar los 56 ml cada 24 horas)

7 meses - 1 año

100 mL

Dar de beber con una taza para que el bebe tome la que le resulte necesaria. (entre 58 y 118 ml diarios)

1 - 6 años

65 - 90 mL

Sobre un litro diario o hasta 2 litros si el clima es caluroso

7 - 10 años

55 - 65 mL

De litro y medio a 2 litros

11 - 18 años

40 - 50 mL

Sobre 2.2 litros diarios

Adultos y personas mayores

15 - 40 mL

Entre 1.5 y 2 litros diarios

126

El agua es la sustancia formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El átomo de oxígeno contiene ocho electrones alrededor de su núcleo, acomodados en dos capas, de esas capas, Glosario Modelo de Bohr: (O modelo de Bohr.Rutherford) Representación del átomo propuesta por Niels Bohr en 1913, en la actualidad sólo tiene fines didácticos.

la última o más externa, llamada de valencia contiene seis electrones. En la imagen aparece el modelo de Bohr del átomo de oxígeno. Se aprecia el núcleo, el cual contiene los protones y neutrones (ocho de cada uno en azul y rojo) y los electrones alrededor (en morado).

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Cada átomo, para ser estable necesita tener en su última capa ocho electrones (excepto el hidrógeno que sólo necesita dos), y solamente los adquiere combinándose consigo mismo (lo que sucede con algunos no metales) o bien con otro elemento. Al combinarse con otro elemento, forma compuestos. En este caso, el hidrógeno contiene solamente un electrón, y ese electrón es el que

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http://www.botanical-online.com/agua.htm y http://www.botanical-online.com/aguanecesidades.htm

127http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200709/24/fisicayquimica/20070924klpcnafyq_35.Ges.SCO.png

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Composición química de los alimentos

comparte. En la imagen del modelo de Bohr del hidrógeno se ve que solamente tiene un protón (en azul) en el núcleo y un electrón girando a su alrededor (en morado).

128

Por lo tanto, como al oxígeno le faltan dos electrones, se requiere de dos átomos de hidrógeno para completarle sus ocho electrones al oxígeno. Esta acción de “completar los electrones” Glosario Enlace químico: Interacción entre átomos que le da estabilidad a los compuestos. Existen enlaces iónicos, covalentes, covalente polares y covalentes coordinados.

se llama enlace, y existen varios tipos de enlace dependiendo de la capacidad que tiene un átomo para atraer los electrones de otros elementos. En el caso del agua se forma un enlace llamado covalente polar o polar simplemente. Este enlace polar se forma porque el oxígeno tiene mucha capacidad para atraer otros elementos, (electronegatividad) capacidad que comparte con otros elementos que están cerca de él en la tabla periódica, es decir, el flúor y el nitrógeno. En la imagen aparece el modelo de Bohr para el agua, en esta ocasión el núcleo tanto del oxígeno como del hidrógeno se han simplificado, y coloreado, de azul los átomos de hidrógeno y de rojo el de oxígeno. Se aprecia cómo se acomodan los átomos de hidrógeno para completar los ocho electrones del oxígeno y formar el enlace.

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Una vez que el oxígeno ha completado sus ocho electrones en la última capa, y se forma el agua, y dada la electronegatividad del oxígeno, la molécula de agua adquiere características muy particulares que le confiere el enlace polar (o covalente polar) y esto significa que el oxígeno adquiere una carga parcial negativa (simbolizada como δ-) y los hidrógenos una carga parcial positiva (simbolizada como δ+), esto puede entenderse si nos imaginamos que la molécula de agua se parece a un imán en pequeño, la parte del oxígeno es el polo negativo, y la parte de los hidrógenos es el polo positivo del imán (de ahí la palabra polar).

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http://4.bp.blogspot.com/__mxs8TIecsI/SOzQPDhFS4I/AAAAAAAAAHs/NA3m0th6nFk/s320/modelo+at%C3%B3mico+de+bohr.png

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http://img101.imageshack.us/i/watercovalentbondvs8.gif/ 153

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Además, la forma de la molécula del agua se debe a que cada uno de los hidrógenos, por tener la misma carga se repelen, tal como los polos iguales de un par de imanes lo hacen, entonces deben mantenerse lo más alejado posible, así, la molécula del agua adquiere la forma que le caracteriza, con un ángulo entre los átomos de hidrógeno de 104.5º.

En unidades anteriores se mencionó la presencia de puentes de hidrógeno. Esta interacción es el resultado de la electronegatividad del oxígeno, pues aunque ya no tenga espacios libres para ¿Sabías qué? El agua sólida adquiere una configuración hexagonal, por eso los copos de nieve tienen una estructura básica con esa conformación de prismas hexagonales huecos.

unirse (formar enlaces) con otros elementos, pues ya tiene sus ocho electrones completos (y no puede adquirir más) al acercarse a un hidrógeno de otra molécula de agua, por la diferencia de polaridades, la atrae generando lo que se conoce como puentes de hidrógeno (en la figura, ilustrados con líneas punteadas verdes), que son atracciones más o menos fuertes y que se forman más conforme más baja es la temperatura del agua y al revés, se deshacen más fácilmente cuando aumenta la temperatura. Esta propiedad hace que el agua sea la única sustancia cuyo estado sólido es menos denso que el líquido, por eso el hielo flota en el agua, pues forma estructuras en forma de “panal” mismas que están vacías, así que un hielo es como una gran esponja que ocupa más volumen que en estado líquido y, entre otras causas, es responsable de que los mares y lagos se congelen solamente en la superficie, permitiendo el desarrollo de la vida en su seno.

Estas propiedades del agua la hacen única, pues solamente puede interactuar con sustancias polares como ella: carbohidratos, proteínas y alcoholes, y también disuelve sustancias iónicas (las sustancias iónicas son las sales minerales) y por ende, no puede unirse a sustancias no polares, como 154

Composición química de los alimentos

las grasas y algunos disolventes orgánicos como el cloroformo. Esta capacidad de disolución hace que una infinidad de sustancias se disuelvan en ella, es decir, que se pueden formar un sinfín de disoluciones, como ocurre en el mar, en los alimentos, en la sangre y la orina. Otras particularidades del agua que la hacen única con respecto a sustancias químicamente similares (elementos del mismo grupo de la tabla periódica que el oxígeno) es que puede mantenerse ¿Sabías qué? A la temperatura de 4ºC el agua tiene su máxima densidad.

líquida en un gran intervalo de temperaturas (de 0ºC a 100ºC), abarcando las temperaturas en las que se desarrolla la vida, siendo que realmente tendría que hervir a -80ºC y fundirse a -150ºC por su naturaleza química. El agua tiene un calor específico muy elevado, esta propiedad es la capacidad que tiene un gramo de sustancia para aumentar su temperatura 1ºC, las sustancias que tienen un calor específico bajo, se calientan muy rápido, como los metales, el cobre, por ejemplo, tiene un calor específico de 0.093 cal/gºC y el hierro 0.113 cal/gºC. El agua, en cambio, tiene un calor específico alto (1 cal/gºC) es decir que un gramo de ella absorbe una caloría de energía para aumentar su temperatura 1ºC, esto hace que el agua sea un excelente regulador de la temperatura, tanto a nivel de la Tierra (gracias a los océanos) como en el cuerpo humano, a través del sudor. El agua también tiene un calor de vaporización muy alto, este valor es la cantidad de energía requerido para romper las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua, por los puentes de hidrógeno, y que cambie de fase líquida a la fase gaseosa, para el agua, al llegar a los 100ºC es de 538.7 cal/g, este es un valor muy superior al de compuestos similares y que indica que hay un alto grado de interacción entre sus moléculas, y que se necesita mucha energía para vaporizar poca agua. De acuerdo con la cantidad y duración de los puentes de hidrógeno que contenga el agua, puede estar en los tres estados físicos conocidos. A una atmósfera de presión (al nivel del mar) estas formas físicas están en función de la temperatura, pero en general se puede pasar de un estado físico a otro cambiando ya sea la presión o la temperatura.

9.1.1 El agua como disolvente El agua en la naturaleza no se encuentra pura, en ella existen sales disueltas y algunos materiales en Glosario Partes por millón: Unidad de medida que se refiere a los miligramos de soluto por kilogramo de disolución. Se usa para determinar cantidades muy pequeñas de soluto disueltas especialmente en la atmósfera.

suspensión. Para fines prácticos y para referirnos al agua que tomamos, se usa el concepto de agua potable. El agua potable no debe ser perjudicial para la salud del hombre porque es la que se usa para su consumo, aseo personal y la preparación de sus alimentos, entre otros usos. Las principales características que debe tener el agua potable son las siguientes: No contener bacterias patógenas. Tener un pH entre 6.5 y 8.5. Tener oxígeno disuelto mayor de 25 ppm (partes por millón).

155

Composición química de los alimentos

Hemos dicho que el agua es un gran disolvente, dadas sus propiedades físicas y químicas. En general todas las mezclas acuosas, aparentemente homogéneas se llaman dispersiones. En éstas la sustancia que está en menor cantidad es la fase dispersa, y la que está en mayor cantidad, en este caso el agua, es la fase dispersora. Las dispersiones se clasifican según el tamaño de las partículas dispersas en disoluciones, coloidea y suspensiones, aunque estrictamente hablando las suspensiones ya son heterogéneas. 1. Disoluciones. En éstas las partículas de la fase dispersa tienen el tamaño de átomos o moléculas, por lo que no son perceptibles de ninguna manera, ya que la mezcla aparece completamente homogénea. Para los fines de este curso solamente estudiaremos las disoluciones acuosas, como la sal o el vinagre en agua. Sin embargo, es importante mencionar que existen disoluciones en todas las fases y con cualquier disolvente que no sea agua; por ejemplo, una disolución de un gas en gas es el aire, cuyo solvente es el nitrógeno (que está en 79%) y el soluto es el oxígeno (que está en 21%), sin tomar en cuenta otros gases y partículas. Una disolución de gas en líquido, es el agua gasificada y una de líquido en Glosario Obturar: Tapar, cerrar una abertura o conducto introduciendo o aplicando un objeto en ella. En odontología se refiere a la aplicación de una pasta para cerrar un agujero que se hizo para eliminar una caries.

sólido es una amalgama de mercurio, como las que usaban antiguamente los dentistas para obturar muelas. Cabe mencionar que cuando se forma una disolución, en general se dice que cuando el solvente entra en contacto con el soluto, para disolverlo ocurre lo que se conoce como solvatación, mientras que cuando se trata específicamente de agua, se dice que la solvatación es un fenómeno de hidratación. Existen disoluciones moleculares y iónicas. Las primeras se producen cuando un compuesto con enlaces covalentes (con electronegatividades similares) se disuelve en agua, por ejemplo como la sacarosa, que se mantiene “entera” al disolverse en agua, en la siguiente imagen se observa cómo las moléculas de agua simplemente rodean a la molécula de sacarosa (simulada en verde).

Por otro lado, existen las disoluciones iónicas, que se forman cuando un soluto iónico (cuyos elementos por tener una diferencia de electronegatividad alta forman enlaces iónicos), como las sales, que al solvatarse o hidratarse se separan en cargas (o iones) dada la afinidad de la molécula de agua por cada tipo de carga; es decir, las cargas positivas de la sal 156

Composición química de los alimentos

(cationes) se rodean de agua pero del lado de la molécula con carga negativa (oxígeno) mientras que las cargas negativas de la sal (aniones) quedan rodeadas por el agua del lado ¿Sabías qué?

de la carga positiva (hidrógeno); esto le confiere a la disolución propiedades únicas que la

En un vaso de agua hay un cuatrillón de moléculas de agua, es decir un uno con 18 ceros… ¡Es una cantidad enorme! Pero las moléculas son increíblemente pequeñas.

distinguen de cualquier otro tipo de disolución, como la capacidad de conducir electricidad, pues dicha disolución se convierte en lo que se conoce como electrolito. En la siguiente imagen se presenta un modelo para explicar la disolución del cloruro de sodio (sal común) en agua; en este caso, los aniones son los iones cloro (o cloruro, en amarillo), mientras que los cationes son los iones sodio (en rosa).

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2. Coloides. Es un tipo de dispersión en la que las partículas de la fase dispersa son 10 a 10000 veces mayores que los átomos o moléculas y pueden ser percibidas mediante el fenómeno Tyndall que consiste en hacer pasar un haz de luz a través del seno de una sustancia coloidal, con lo que se notará claramente por dónde pasa dicho haz, porque las partículas del coloide reflejan la luz. Esto no sucede con una disolución (observa la tercera imagen en la que se hace pasar un haz de luz roja a través de una disolución primero y a través de un coloide después). En la naturaleza se observa cuando el Sol se oculta detrás de las nubes y se perciben sus “rayos”. Otra característica de los coloides es que sus partículas tienen un movimiento errático (al azar), llamado movimiento Browniano.

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http://4.bp.blogspot.com/_np5OgMiT80c/SdTqeRHE3-I/AAAAAAAAAJ8/_N_095MrOqU/s320/2-8.jpg http://sp3.fotolog.com/photo/3/61/75/alnumenor/1213296824712_f.jpg 132 http://www.sabelotodo.org/productos/imagenes/tyndall.jpg 130 131

157

Composición química de los alimentos

133

Existen coloides casi en todas los estados de la materia, excepto de gas en gas, pues en este caso las partículas de gas son muy pequeñas como para formar coloides. A las nubes, técnicamente se les llama aerosoles líquidos y son coloides de líquidos en gas, una gelatina es un coloide de sólido en líquido que técnicamente se le llama sol. También son coloides el humo, la mayonesa, el merengue, los malvaviscos, la mantequilla, entre otros. 3. Suspensiones. El tamaño promedio de la mezcla es mucho mayor que para los coloides y por ello las partículas suspendidas se sedimentan en el fondo, por acción de la fuerza de gravedad. Presenta fases (una sólida y una líquida) y generalmente es necesario agitarlas antes de usarlas. El lodo aguado, los medicamentos para combatir la diarrea y la acidez, se presentan como suspensiones. Es importante mencionar, como nota final, que la presencia de solutos en el agua afecta sus propiedades físicas, por ejemplo, el punto de ebullición del agua pura a nivel del mar es de 100ºC, con un soluto puede ser superior dependiendo de la naturaleza de éste; por otro lado, la temperatura de fusión (solidificación) al nivel del mar del agua pura es de 0ºC, con la presencia de solutos es menor, igualmente según la naturaleza del soluto. Todo esto debe ser tomado en cuenta cuando se preparan alimentos que llevan base acuosa. Actividad de cierre de tema. De la siguiente lista de sustancias indica cuál es un coloide, cuál una disolución y cuál suspensión. Al final, si existen dudas, consúltalas con el docente. Jugo de frutas con pulpa. Espuma para rasurar. Agua de limón. Spray aromatizante.

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Clara de huevo. Agua de mar. Pintura vinílica. Caldo de pollo desgrasado.

Penicilina inyectable (ya preparada). Mayonesa. Humo de cigarro. Sopa de pasta.

http://farm3.static.flickr.com/2471/3967583948_57e5f36fbe_o.jpg 158

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9.2 ACTIVIDAD ACUOSA, HUMEDAD Y ESTABILIDAD DE LOS ALIMENTOS Actividad de inicio de tema Completa las siguientes frases sin consultar el texto. Al final del tema, revísalas y corrígelas. 1.

La actividad acuosa es _____________

2.

La humedad de un alimento se entiende como ___________

3.

Un alimento con poca humedad se conserva ______________

4.

La humedad relativa es _____________

5.

Un alimento rehidratado es _____________

En general, el contenido de agua (humedad) de un alimento se refiere al agua que está en forma Glosario Gravimetría: Técnica de química analítica en donde la cantidad de la sustancia analizada se determina por su masa, separándola de los demás componentes de la muestra.

global, es decir, sin tomar en cuenta su distribución real en el alimento, pues hay zonas en donde no puede haber humedad, por ejemplo, donde hay partes grasas. Para su determinación se llevan a cabo técnicas de análisis de alimentos llamadas gravimétricas en las que, a través de la determinación de la masa inicial y final, se calcula la cantidad de agua que tiene un alimento antes y después de ser deshidratado. Por esta razón se han utilizado los términos “agua ligada” y “agua libre” para describir cómo se encuentra el agua distribuida en el alimento. En general se entiende por agua ligada la que se congela cuando el alimento se somete a temperaturas muy bajas, es la que está unida a las proteínas u otras moléculas que forma el alimento, mientras que el agua libre es la que se evapora (volatiliza) fácilmente, la que se elimina en el calentamiento, la que se congela primero y la responsable de la actividad acuosa del alimento. Del agua contenida en un alimento dependen su textura y viscosidad, pero también es el medio en el cual se llevan a cabo las reacciones químicas, enzimáticas y microbiológicas, que son

Glosario Presión de vapor: Es la presión ejercida por las moléculas de vapor. Cuando ésta supera la presión atmosférica, ocurre la vaporización. Es una medida de la tendencia de una sustancia a volatilizarse.

responsables del estado de conservación de ese alimento. La actividad acuosa se refiere al grado de interacción del agua con los otros constituyentes del alimento o bien la disponibilidad de agua para que se lleven a cabo las reacciones ya citadas. Se define, desde el punto de vista fisicoquímico como la relación entre la presión de vapor de una solución o de un alimento entre la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. La presión de vapor es una medida de qué tan fácilmente puede pasar el agua de la fase líquida a la fase gaseosa (o evaporarse). Para medir la actividad acuosa se utiliza una escala que va del cero, en un producto absolutamente seco al uno, que es cuando se tiene agua pura como tal. En el caso de la humedad relativa (que es más bien la ambiental) se utiliza escala porcentual.

159

Composición química de los alimentos

La influencia de la actividad acuosa se ha demostrado en investigaciones acerca del oscurecimiento no enzimático de algunos alimentos, en la degradación de vitaminas, en la destrucción de pigmentos y en la estabilidad de algunos productos que deberían mantenerse secos. Por supuesto que también tiene una gran influencia en el crecimiento de microorganismos o en la velocidad a la que ¿Sabías qué?

ocurren ciertas reacciones de degradación enzimática (como la maduración de una fruta). Entonces, la disminución de la actividad acuosa aumenta las posibilidades de conservación

La leche líquida , la carne y el pescado están en el rango de actividad acuosa entre 1 y 0.98; los quesos, jugos de fruta concentrados y carne curada están entre 0.95 y 0.91; los embutidos, quesos secos y margarinas están entre 0.91 y 0.87; la leche condensada azucarada, los jarabes y algunas legumbres como el chícharo fresco están entre 0.87 y 0.80; las mermeladas, mazapanes y frutas glaseadas, entre 0.80 y 0.75; las melazas, muéganos, productos de avena y frutas deshidratadas están entre 0.75 y 0.65, algunos tipos de caramelo están entre 0.65 y 0.60; la pasta cruda está en 0.50 (a partir de este valor no hay crecimiento microbiano de ninguna especie); el polvo de huevo está en 0.40; algunas galletas y panes, están en 0.30; la leche entera en polvo, las palomitas de maíz y los copos de papa están en 0.20. Es prácticamente imposible tener un alimento con menos del 0.20 de actividad acuosa porque más bien ya se trata del agua ligada, que ya no puede eliminarse.

de un alimento. Cabe decir que dos alimentos con el mismo contenido de agua no necesariamente tienen la misma actividad acuosa, ya que esto depende de cuánta agua libre tengan. Si la relación agua ligada/agua libre es grande, el alimento es más bien seco, mientras que un valor pequeño indica que hay bastante agua que puede evaporarse o congelarse, y el alimento es más bien húmedo. Otro fenómeno que hay que tener en cuenta es el de histéresis que se define como la diferencia de los valores de actividad acuosa para un mismo alimento en función de su contenido de humedad dependiendo si éste se está deshidratando o rehidratando; cuando se rehidrata el valor de actividad

acuosa es mayor que si se está deshidratando, pues los alimentos tienen ciertas

porosidades (o capilaridades), y cuando se secan, estas porosidades se cierran, si se está rehidratando el alimento, es difícil que el agua penetre en esas partes, por lo que quedará mayor agua libre que ligada y la actividad acuosa será mayor, además de que la textura de alimento normalmente no se recupera al 100%, una vez rehidratado el alimento. Se puede decir que si un alimento tiene una actividad acusa por debajo de 0.8 se vuelve seguro microbiológicamente hablando, pero las reacciones químicas y bioquímicas solo se inhiben con una actividad acuosa de 0.3, aunque las reacciones de oxidación todavía son susceptibles de ocurrir a esos valores. Por lo tanto, es necesario someter a los alimentos a diversos tratamientos para que disminuya su actividad acuosa y se mantengan en buenas condiciones. Uno de los métodos más recomendables para lograr esto, es el de liofilización, que es un tipo de deshidratado que permite reconstituir casi en su totalidad al alimento manteniendo sus propiedades nutricionales y organolépticas, a diferencia de los deshidratados tradicionales sin embargo es un método caro por lo que no se utiliza tan frecuentemente como sería deseable. La liofilización consiste en congelar un alimento y después someterlo a vacío, finalmente es envasado en atmósferas inertes, sin oxígeno para que no se lleven a cabo reacciones de oxidación. El alimento se conserva mucho tiempo, pero debe ser empacado con cuidado, pues también es muy frágil. Es importante mencionar que la relación entre la humedad relativa ambiental, la humedad y la actividad acuosa del alimento también son factores que están ligados, ya que si un alimento se pretende mantener deshidratado y la humedad relativa del lugar es alta (como en zonas costeras), será complicado lograrlo, igualmente si por el contrario se requiere mantener húmedo un alimento y la humedad relativa es baja, (en zonas más bien áridas) se deshidratará fácilmente. Para esto será 160

Composición química de los alimentos

necesario utilizar cámaras especiales con atmósferas controladas, métodos de hidratación o deshidratación adecuados y empaques bien diseñados para aislar al alimento del entorno y permitir su fácil transportación y manejo. Actividad de cierre de tema. A continuación se presenta una lista de las ventajas de deshidratar alimentos. Escribe una lista de las desventajas de utilizar esos alimentos en gastronomía, e investiga en qué casos no es recomendable utilizar estos productos. 

Son más pequeños y pesan menos que en su estado natural.



Requieren mínimo espacio para transportarlos y almacenarlos.



Abaratan los costos de transporte y de espacios en almacenes.



Conservan gran parte de su sabor, color, sabor, consistencia y aspecto durante largos periodos.



Sólo requieren refrigeración a partir de que se hidratan para su consumo.



Tiempo prolongado de conservación.



Están disponibles en cualquier temporada.



Son una buena opción para personas muy ocupadas.



Ideales como tentempié, en casos de desastre, excursiones o montañismo.



Durante el proceso de deshidratación sólo tienen una pérdida mínima de sustancias nutritivas.

161

Composición química de los alimentos

Actividad de autoevaluación y afirmación de conocimientos. I. Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. 1. ¿Cómo se define el agua? 2. ¿Por qué el agua contiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno? 3. ¿Qué son los puentes de hidrógeno? 4. ¿Qué significa que el agua tiene enlaces covalentes polares? 5. ¿Por qué el agua es la única sustancia cuyo estado sólido es menos denso que el líquido? 6. ¿Qué significa que el agua tiene una capacidad calorífica alta? 7. ¿Cuáles son las características que debe tener el agua potable? 8. ¿Qué es una disolución? 9. ¿A qué se le llama coloide? 10. ¿Qué es el efecto Tyndall? 11. ¿A qué se refiere el contenido de humedad de un alimento? 12. ¿Cuál es la diferencia entre el agua libre y el agua ligada? 13. ¿Qué es la histéresis? 14. ¿En qué se relacionan la actividad acuosa de un alimento y la humedad relativa? II. Utilizando las tablas anexas (al final del libro) y haciendo un registro de lo que comes en tres días, elabora un análisis de los alimentos que ingeriste (separando los ingredientes), de manera aproximada, de tal manera que incluyas en dicho análisis: 

Carbohidratos. (en las tablas viene como HC)



Proteínas.



Lípidos. (en las tablas viene como GR)



Humedad. (en las tablas viene como H20)



Calorías.

Al final, suma los carbohidratos totales consumidos, las proteínas etcétera por día y haz un promedio de tu ingesta aproximada. De acuerdo con los resultados, elabora tus conclusiones acerca de tus hábitos alimenticios. Ojo: los cálculos son con base en 100 g de alimento, y las calorías están dadas en kilocalorías. Ejemplo: En el desayuno: Alimento Un huevo frito con tortilla. Una pieza de pan de trigo blanco. Una manzana cruda Lentejas. Un vaso de leche entera TOTAL

Carbohidratos

Proteína

Lípidos

Humedad

Calorías

4.60

9.10

26.30

58.30

258

35.6

8.2

1.3

35.6

262

27 19.5 5.00

0.8 7.1 3.50

0.5 0.3 3.80

70.3 71.9 87.50

102 102 68

91.76 28.7 32.2 251.7 792 Una vez hechos los totales por alimento, hacerlo por día y hacer después el promedio entre los tres días. Este ejercicio solo es un cálculo aproximado, hacen falta ciertos parámetros que consideran los dietistas para determinar realmente la cantidad de nutrientes ingeridos y las calorías totales. Además no todas las porciones de alimento son de 100 g 162