Hielo_y_agua_Ene_2021_

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EL AGUA Y EL HIELO
Ayuda a mantener la
temperatura corporal
Disolvente universal
Vehículo portador de
nutrientes y de
productos catabólicos
Medio de reacción
(Badui et al., 2013)
CONTENIDO DE AGUA EN LOS
ALIMENTOS
Tabla I . Contenido aproximado de agua de algunos alimentos (%)
Lechuga, espárragos, coliflor 95 Carne de res 70
Brócoli, zanahoria 90 Carne de cerdo 60
Manzana, durazno, naranja 88 Pan 40
Leche 87 Queso 35
Papa, pera 80 Mantequilla 16
Huevo, pollo 74 Galletas 5
(Badui et al., 2013)
EL AGUA EN LOS ALIMENTOS
Modifica las características sensoriales
Aumenta la vulnerabilidad a la 
actividad microbiana
Favorece reacciones enzimáticas
Cambia las propiedades fisicoquímicas
(Badui et al., 2013)
IMPORTANCIA DEL AGUA
EN LOS ALIMENTOS
Cereal crujiente vs
cereal húmedo
Sal seca vs
sal húmeda 
(Badui et al., 2013)
IMPORTANCIA DEL AGUA EN LOS
ALIMENTOS
Reacciones de deterioro
EnzimáticoQuímico
Físico Microbiológico
(Badui et al., 2013)
HIDRATACIÓN VS DISOLUCIÓN
Es requisito indispensable que la
concentración de agua sea mucho
mayor que la del soluto para que
se lleve a cabo la disolución. De
no ser así, el soluto solo se
hidrata formando fluidos muy
viscosos o incluso geles
CAPACIDAD PARA RETENER
AGUA
Eficiencia de una matriz de moléculas, normalmente
macromoléculas presentes a bajas concentraciones,
para atrapar físicamente grandes cantidades de agua,
inhibiendo la exudación. Aquí participan de manera
importante células de tejidos animales
SINÉRESIS 
EN YOGURT
(Fennema et al., 2008)
(Fennema et al., 2008)
LA MOLÉCULA DE AGUA
(Badui et al., 2013)
ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA
¥ Constituida por dos átomos de H unidos covalentemente a 
uno de oxígeno
¥ Es altamente polar
En el agua existen cuatro pares de 
electrones alrededor de un átomo
de oxígeno
(Badui et al., 2013)
No es lineal y crea estructuras
tridimensionales debido a la hibridación
de las órbitas moleculares s y p del
oxígeno
En el agua existen cuatro pares de
electrones alrededor de un átomo de
oxígeno. Estos electrones están en
cuatro orbitales sp3
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_in
iciacion_interactiva_materia/curso/materiales/
atomo/celectron.htm
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
¥ Existen dos pares de electrones que
se mantienen libres (no ligados)
¥ La geometría del agua es un
tetraedro desordenado
¥ La electronegatividad del átomo de
oxígeno induce un momento dipolar
neto
¥ Debido a su momento dipolar, el
agua puede funcionar como donador
y aceptor de átomos de hidrógeno
(Badui et al., 2013)
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
¥ Cuatro sitios en los cuales puede
enlazarse a otras moléculas en
interacción inversa,
aparentemente 4 moléculas, sin
embargo, solo el hielo a muy bajas
temperaturas tiene 4 moléculas en
torno
(Badui et al., 2013)
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
¥ El agua fluida en un volumen definido posee un número mayor de 
moléculas que las que contiene el hielo en el mismo volumen
El agua fluida tiene 4.4 a 4.8 moléculas, como si en su entorno el arreglo tetraédrico
anduviera en las proximidades una quinta molécula “no acomodada”
(Badui et al., 2013)
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
Al congelarse el agua, la quinta
molécula sale del arreglo molecular,
enlazándose con cuatro moléculas
ocupando un volumen mayor, lo
que explica porque revientan las
sodas cerradas en el congelador
Al número de moléculas enlazadas
por cada molécula de agua se
denomina número de coordinación
(Fennema et al., 2008)
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES
DEL AGUA
(Fennema et al., 2008)
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
Las moléculas de agua se unen a
través de enlaces denominados
puentes de hidrógeno, que se
definen como enlaces en los cuales
el hidrógeno sirve de puente entre
dos elementos muy electronegativos,
unido a ellos covalentemente y al
otro por carga residual
Las bajas temperaturas favorecen la formación de puentes de 
hidrógeno, mientras que las altas temperaturas la inhiben
(Fennema et al., 2008)
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
La capacidad del agua para intervenir en la formación
tridimensional de puentes de hidrógeno explica propiedad tales
como:
• Capacidad calorífica
• Punto de fusión
• Punto de ebullición
• Entalpías de las diversas transiciones de fase
Todas las propiedades están relacionas con la
energía extra requerida para romper los
enlaces de hidrógeno intermoleculares
(Fennema et al., 2008)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- CARBOHIDRATO
LACTOSA
(Badui et al., 2013)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- AMINOÁCIDOS
HISTIDINA
(Badui et al., 2013)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- PROTEÍNA
(Badui et al., 2013)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- LÍPIDOS
ÁCIDO BUTÍRICO
(Badui et al., 2013)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- MINERALES
(Badui et al., 2013)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- VITAMINAS
VITAMINA E
(Badui et al., 2013)
PUENTES DE HIDRÓGENO
AGUA- VITAMINAS
ÁCIDO ASCÓRBICO
(Badui et al., 2013)
¿CON CUÁNTAS MOLÉCULAS DE AGUA SE
PUEDE ENLAZAR LA MOLÉCULA DE
CATEQUINA?
INTERACCIONES AGUA-
SOLUTO
TIPO EJEMPLO ENERGÍA/MATERIA
AGUA-AGUA PUENTES DE HIDRÓGENO 5-25 kJ/mol
DIPOLO-IÓN AGUA-IONES LIBRES1 40-600 Kj
AGUA-MOLÉCULA 
ORGÁNICA2
DIPOLO-DIPOLO AGUA-PROTEÍNA NH 5-25 kJ/mol
AGUA-PROTEÍNA CO 5-25 kJ/mol
AGUA- GRUPO OH 5-25 kJ/mol
HIDRATACIÓN HIDROFÓBICA AGUA + R → R (hid) BAJA
INTERACCIÓN HIDROFÓBICA 2R (hid) → R2 (hid) + AGUA BAJA
(Fennema et al., 2008)
1 Depende del tamaño del ión, carga
2 Influenciado por el pH y la fuerza iónica
FACTORES QUE INTERVIENEN
EN LA DISOLUCIÓN
NATURALEZA DEL SOLUTO
COMPOSICIÓN SALINA
pH
TEMPERATURA
(Fennema et al., 2008)
INTERACCIÓN DIPOLO-IÓN
SAL SAL + H20 (inicio) SAL + H20 (final)
(Badui et al., 2013)
INTERACCIÓN DIPOLO-DIPOLO
PROLINA
H20
(Badui et al., 2013)
EFECTO DE DISTINTOS TIPOS DE SOLUTOS
SOBRE LAS PROPIEDADES DEL AGUA
¥ La presencia de solutos de tipo iónico, no
iónico polar y apolar causa cambios muy
importantes en la estructura del agua y esto
se refleja en sus propiedades físicas
(Fennema et al., 2008)
EFECTO DE DISTINTOS TIPOS DE SOLUTOS
SOBRE LAS PROPIEDADES DEL AGUA
¥ Estos efectos se aprecian en la
llamadas propiedades coligativas: la
reducción de la Pv, disminución de la
temp. de congelamiento y aumento
de la de ebullición, y la modificación
de la presión osmótica
(Fennema et al., 2008)
INTERACCIÓN DIPOLO-DIPOLO
PROLINA
(Badui et al., 2013)
EFECTO DE DISTINTOS TIPOS
DE SOLUTOS SOBRE LAS
PROPIEDADES DEL AGUA
Uso en la industria
La medición de la disminución de la temperatura de
congelación se usa como control de calidad en la
industria de la leche, esta lleva disueltas sustancias
que hace que congele alrededor de -0.54°C
EFECTO DE DISTINTOS TIPOS
DE SOLUTOS SOBRE LAS
PROPIEDADES DEL AGUA
Presencia de solutos polares, con capacidad de formar
puentes de hidrógeno
¥Los puentes de H entre las moléculas de agua se
rompen y forman puentes de H agua-soluto
¥Tienen muy poca influencia en la estructura del agua
¥La mayoría de los solutos obstaculiza la congelación
(proteínas, carbohidratos, polioles, etc.)
(Fennema et al., 2008)
EFECTO DE DISTINTOS TIPOS
DE SOLUTOS SOBRE LAS
PROPIEDADES DEL AGUA
Los solutos polares y los iones fijan el agua en una
solución, por lo que el aumento en la concentración de
estos compuestos (azúcares y sales) equivale a llevar
acabo una desecación del alimento
Ejemplos: carne seca (sal), cubiertos de calabaza
(azúcar)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
¥ El agua en los alimentos se
encuentra ligada a otras
estructuras químicas o
libre, que actúa como agua
de difusión y reacción de
los componentes
¥ De acuerdo con el grado de
ligazón del agua, el
contenido total del agua
de los alimentos se clasifica
en tres tipos (Fennema et al., 2008)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Agua tipo I
- Elevada energía de enlazamiento
- Corresponde a la monocapa de
adsorción del agua por los solutos
- Ligada directamente a los solutos
como agua de hidratación de los
compuestos químicos y de los iones(Fennema et al., 2008)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Agua tipo I
- Es agua ordenada e inmovilizada,
cuya capacidad solvente está
áltamente reducida y es NO
CONGELABLE a – 20°C
Se elimina parcialmente por
deshidratación (0-6% del total del
agua)
(Badui et al., 2013)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Agua tipo II
- Se encuentra enlazada por puentes de H
agua-agua y agua-soluto formando capas en
torno al soluto
- Zona de las multicapas
- Incluye el agua incluida en los microcapilares
que conforman la estructura del alimento
(Badui et al., 2013)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Agua tipo II
- Su movilidad y capacidad solvente están
reducidas enormemente
- Su punto de congelación está muy reducido e
incluso PUEDE SER NO CONGELABLE
La eliminación de esta agua suprime la posibilidad de
desarrollo microbiano y de la mayoría de las
reacciones químicas, puede ser eliminada por
deshidratación (6.5-14% del total del agua)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Agua tipo lll
- Agua físicamente atrapada en los tejidos
por las membranas, macrocapilares, fibras
y formaciones producidas por la propia
estructura microscópica del alimento
(Badui et al., 2013)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Agua tipo lll
- Esta fracción de agua posee movilidad,
capacidad solvente y temperatura de
congelación ligeramente reducida
comparada con la del agua pura
Representa la mayor parte del agua de los
tejidos vegetales y animales, fácilmente
eliminable
(Badui et al., 2013)
DISTRIBUCION DEL AGUA EN
LOS ALIMENTOS
Dependiendo del tipo de agua que contienen
los alimentos se clasifican en:
1. Secos o deshidratados (agua tipo l)
2. Alimentos de humedad intermedia (agua
tipo l y ll)
El contenido de humedad NO DEFINE la Aw 
de cada alimento, depende del tipo de 
constituyentes, proporción y capacidad que 
poseen de ligar agua
(Badui et al., 2013)
ISOTERMA DE SORCION DE
LOS ALIMENTOS
(Fennema et al., 2008)
ACTIVIDAD DE AGUA DE
ALGUNOS ALIMENTOS
Aw
Frutas frescas y enlatadas 0.97
Verduras 0.97
Jugos 0.97
Huevos 0.97
Carne 0.97
Queso 0.95
Pan 0.86
Mermeladas 0.86
Frutas secas 0.73
Miel 0.70
Galletas, cereales 0.35
Azúcar 0.10 (Badui et al., 2013)
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE II
Realizar una búsqueda de un artículo
científico publicado en una revista
internacional en los últimos 5 años que
aborde el tema de la actividad acuosa de
algún alimento. Elaborar un síntesis de esta
temática y compartirla en clase