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Tecnologia-de-Los-Alimentos-Vol-1-Componentes-de-Los-Alimentos-y-Procesos-Juan-a-Ordonez-1
Angela Novo
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/
TECNOlOGIA
DE LOS ALIMENTOS
VOL UMEN I
COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS
Y PROCESOS
PROYEcrO EOITOFUAl.
CIE..~Cl.4,S QUÍMlCAS
Director:
Guillumo Callf:)C Pardo
ÁreIU de publicaci6!1..:
TECNOLOGÍA BIOQuíMICA Y DE LOS ALlMEl'ITOS
CoordifI(Jdor: José Aguado AloMO
,
TECNOlOGIA
DE lOS ALIMENTOS
VOLUMEN I
COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS
Y PROCESOS
Juan A. Ord6ñez Pereda (editor)
María Isabel Cambero Rodríguez
Leónides Fernández Álvarez
María Luisa Garcia Sanz
Gonzalo Q. Garcia de Ferna:1do Minguillón
Lorenzo de la Hoz Perales
María Dolores Selgas Cortecero
Resel'\'ldoJ lodos 101 de,~ehos. E.II' pro~ibldo. bljo la.! uncion", pcntlu y el ¡esarcimi<:nto ci.'¡
Fre'is;os en ia.!le)'i'$.. l"C;:o.v,Jo.:-=::. ~¡lS:ar o IO,M¡;¡i:ir ~ publi :X::~I!. !:::.¡u o ¡)IIeIJme~t:;
PO' c:ualc¡u,ef SlSteml de f«l!pcfK!Ón y por eu'lquier medIo. Sca mecilllco. c!ecuónta:l. m.ognboco.
rlCClrOÓpti<:ll. por fotoc.opll ° por tUllo,uier otro. SI" I1 I"toflt.lci.,i" p.e";a ¡JOr e..:rito de
Elilloril.! Sinlests. S. A.
Cl J\I.In A. O,dóAn Pueda (editor)
Cl EOTTOR!ALSiNTESIS. S. A.
VaU~hum<KO. 3" ·1801j Madnd
T,,¡¿t.: 9\ 593 20 98
hit p:J""-.... n 1"'; 1.000m
Depósito ~III: M.20j78-\998
[SBN:84·nJ&-j7~
ISB'I oba <::lr..?!~:.a: ~n)8..5n.7
PROLOGO
íNDICE
CO:-.lCEP'TO y OBJETIVOS DE LA TECNOlOGt.-\
DE LOS ALI\otENTQS
II
1.1. D~5al"i\)lIo histórico .................................. _ ............ , .... , .... ,........... 14
1.2. Alim;:ntos y nutrientes .... ,............................................................................. 18
1.3. Conc.:plo de Ctencia y To!cnologia de los Alimentos ................................. 19
1.4. Objetivos de la Tetnolügfa de [os Alimentos . ........................................... 20
• 2. AGUA
2.1. Introducción 24
2.2. Constantes físicas del agua y del hie lo ......................................................... 24
2.3. La mol¿cu[a de agua .. _................................................................ ................... 24
2.4. Estructura del hic:lo y del agua ... .................................................................. 26
2.5. Proptedad~s disolventes del agua ................................................................ , 27
2.6. !mera.::iones del agua con sustancias apolares ........................................... 28
2.7. Efecto de lo. salutos e n [a estructura del agua ........................................... 19
2.8. Efecto de los solutos en la estructura del biela ........................................... 29
2.9 Actividad de agua ........................................... ............................. ................. 29
2.10. !30 te rrnas de iOrción de agua ............................................... _....................... 32
2.t t. Aphcación de las Isotermas de sorción en Tecnologia de los Alimentos. 35
3.1.
3.3.
3.4.
3 S.
3.6.
3. LlplDOS
Introd'Jcción ................................................. ......... ....................................... .
..:\C\dO$ ps.J~ lic k>$ z.!i!!1-ent(;s ................................................................... ..
3.2.1. Ácidos grasos saturados de cadena lineal .................................... ..
3.2.2 . Ácidos grasos insaturados de cadena lineal ...... ........................... ..
Carac!enstic.1.S de los glicéridos .................................................................. .
Características de los fosfo lipidos ............................................... ; ................ .
Fracción ¡nsaponlficable ................................................................. ..
Propiedades físicas ........... .................. ........................ _ ................................. .
3.6.1 Polimorfismo ................................................................................... ..
3.6.2. Punto de fusión ........................................ _ ........................................ .
38
39
39
40
41
42
42
43
43
44
3.6.3. Viscosidad ........................................................... ............................... 4-:
~.7.
3.8
3.9
3 10
3.11
3.6.4. Calor específico ............................... _ ..................... _ ...... _ .............. _
3.6.5 Ctlo, lat~llt! ~ r.!S.l6:é; ____ .....• _ .... __ ......... _ .......... _ ........•.........
3.6.6. (ndlCe de refracción _ .............................................................. : ........ .
3.6.7. Densidad ... _ ..................................................................................... .
3.6.8. Solubihdad .. ........ . ........................................................................ .
: .6.9. ?!!.Sti:::~a~ ....................................................................................... .
T:i!.ta:::::.i~::.tcs d~ !:'Ioci!:::..a:ij •• de !a.s g;asas ............................................. ..
3.7.1 HldroJenación ............................................................................... .
3.7.2. T.a.asesterific¡ción (interes¡erificacióll) ._ .... _ ..... _ ...... _ ............. ..
3.7.3. Fraccionamiento ................................................. _ .............. _ ............. .
Enranciamiento lutooxidativo ....... _ ....................... .
3.8.1. Relcciones de oxidación de los lípldos.. . ............................. .
3.8.2 FaCtores que mteMeot:D ce la oXIdación
de los ¡(pidas de los a.limentos .......... . ........................... .
Reversión dei sabor. .... ........... ................ .... . ............... .
Anlioxidante$ ....... ........................................... - ............ .
3.10.1. Antioxidantes tipo 1 .................................................. _ .................... ..
3 .10.2. AntIoxidante tipo 11 ...... _ ............................. _ .................. ,_ .......... .
3.10.3. AntioxIdantes tIpO ni .............................................. ..
Enranciamiento hpolrtico ........... ...................... ....... . .............................. .
4 PROTE.t~AS
4 1. Introdutt¡ón. . ....... . . ................................................ ~ ......................... .
4.2_
4.3
4.4
4.5
4.6.
4.7
4.8.
4.'
410
4.11.
'.1
52.
Propiedades funcionales de las proteinas ................................................. .
Propiedades de tlidratación ....................... _. _ ...... _ ....... _ .. _ ..................... .
Solubilidad ..... . ........... ...... . ........................................... .............. .
Viscosidad ...... ..
Geli[icación ........................... .
Formadón de pastas proteicas ....................... . .......................................... .
Texturizadón ................. _ ............ ................... ....................................... ........ .
Propiedades surfactantes de las proteinas ... .. ... ,_ ............................ .
4.9.1. Propiedades emulsionantes .................... , .................................. .
49 2. Propiedades es?'.!rn!.ntes ................... .. ................... .
Fijación de aromas ............... _ ... _................................ . ..................... .
Mocllficaciones en tas propiedades funcionale5 de las proteínas
sometidas a procesos tecnológicos. ......................... . ...................... .
5. CARBOHIDRATOS
Introducción ..... . . ....................................................................... .
Clasificación de los carbohidratos ................ . ..................................... ..
5.2.1. Monosacáridos ............ " .................................................................. .
5.2.2. Ohgosacáridas ............................... ,_ ~_ ....................... ..
5.2.3. Pohsacáridos
" '5
45
45
46
47 .,
50
50
50
" '4
54
SS
5ó
57
57
60
60
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62
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66
67
68
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71
73
78
78
78
79
79
5.3. Propiedades fisicoquímicas y sensoria.leJi de los mooosacáridos ...............
5.3.1. Hlgroscopicidad .............................................................................. ..
532. Mutarrotación ................................................................................. ..
5.3.3. Estado vítreo ..................................................................................... .
5.3.4. Cristalización .................................................... , ............................. ..
53.5. inversión de los azúcares ................................................... , ............. .
5.3.6. Poder edulcorante ............... ............................................................ .
5.4. Propiedades fu:l ci,:¡r;.a!es de los polisacáridos ............................................ ..
5.':.1 50lubilidad ...................................... _ ................................................ ..
54.2, Hidrólisis de los poltsacáridos ................................................... .
5.4.3. Viscosidad ....................................................................................... ,
5.4.4. Capacidad de form~ geles .......................................................... .
5.5. TransiollT)adones óe los Ca!OOhld r3tos por acción ¿el calor ................ ..
5.5.! CarameEzacióo .......... _ ...... _ .. _ ................................... _ .. _ ......... .
5.5.2, Pardeamiento no eDZlmátlco .............................................. ..
5.6. Principales po!isacárido$ ........................... , ................................. .
5.6.1. Almidón ................................................. .. ................. . ..
5.6.2. Glucógeoo .................................................................................... ..
5.6.3. Celulosa ................... _ .............. _ ......................................................... ..
5.6. 4. Hemicelulosas ....... ,~ ................................................ , ........................ .
5.6.5. Ciclodextrinas .......................... ~ ................................... .................... ..
5.6.6. Sustancias ptcticas .......................................................... : ............... .
5.6.7. Gomas ................................................................................. .............. ..
5.7. Fibra
61.
6,2,
6.3.
6.4.
6. VITAMINAS. MINERALES Y ENZIMAS
VitamInas y minerales .............................................................................. ..
Pérdida de VItaminas y minerales en 10$ alimenlOs procesados ............. ..
62.1. Vitaminas hldrosolubles ....................................... ..
6.2.2. Vitaminas liposolubles ........................ .................... . .... ............. .
6.2.3. Minerales ....... ........ . .. .............................. .
6.2.4. P~rdlda de vitaminas durante el almacenamiento .... .
AdiCión de nutrientes a 10$ a!tmemos ..................................................... ..
Enzimas ......................................... . ............................................................ .
6.4.1. Enzimas endógenas en los alimen tos , ............................. ..
6.4.2. Utilidad de las enzimas en Tecnología de los Alimentos ........... .
6.4 .3. A plicación de enzimas exógenas en la elaboración de alimentos
6.4.4. EnZimas inmovilizadas .................................................................. ..
6.4.5. ¿Enzimas libres o inmovilizadas? ............ .. ....................... .
7. ALIMENTOS FRESCOS
7.1 Al teración de los alimentos frescos ................... ..
;.2. Estratesils d!!a cC:lse:-.ad6:: de los alimentos ....................................... ..
79
79
79
80
80
SO
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131
índiC' 7
Tecno~¡CI de lo! Alimentos. ro Comf'O'lfl1lleJ d.toJ o/imettlos y ~ocesOI
7.3 Estrategias de la transformación de los alimen tos .................................... 132
8 CONSERVAC¡Ó:-'; POR i.:.L CALOR
8.1 IntroducciÓn
82. Componamlento de nucroorgamsmos y enZlmdS frente a la temperalUra
8.3. Cméllca de la de~trucción d~ los microo;-ganismos por el calor.
84 TeíTIlorresi)!eilCia de los microoigJ;:isiTlos
85 ValorF ........................... .
8.6 fralamientos térmiCOS aplicados en la práclica ... ...• . ..
8.7. Tipos de uatamientosterrrucos ....
9.1
92
9.3.
10. 1
10.2.
10.3.
8.7.1. Esterilización
B.I.Z. Pasterización
8.7.3. T.::miza.:ijn
9. UTILIZACIÓN DE RADIAC IONES ELECTROMAGNÉTICAS
Ei'I LA r.-lDUSTRIA AL IMENTARIA
IRRADIACiÓN DE ALI~tENTOS
RadiaCIones electromagnéticas en la Industria Alimentaria ................... .
Radi:!cicr..~s e1ectromagnétic3s no ¡onizantes ................. . . .............. .
9 2.1. Radiación Infrarroja ........................................................... .
9.2.2. Radiación microonda .............................. ..... .............. .. .
92.3 Calentam ien to dteléc\nco ...... ...... ........ . ................................ .
9.2.4. Calentamiento 6hnuco ........................ ... ..................................... .
9.2.5. C:!.!ent:!miento p.:lr inducción ........................... .
Irradiación de alimentos ..... ..... . ............................................ .
9.3.1. Efecto químico y biológico de la irradIaciÓn ............................... .
9.3.2. Efecto en la calidad nUlrlcional y en las características
orga!'".oI~jlli::.lS d~ los ah1.l~:'ltos . . ............................................. .
933. Aplicación en la Industria Atimentan a .................. : ..................... .
9.3.4. Fuentes y planta de radiaciÓn .................................................. ..
10. CONSERVACiÓN POR FRlo
Inl raducción ...............................................................................................
Conceptos de refrigeración y congelación .................................... .
Refrigeración y almacenamiento en refrigeración .................................... .
10.3.1. Efecto de la refrigeración en la velocidad de las reacciones quími-
cas y enzimáticas y e n el crecimiento de los microorganismos .. .
10.3.2. ImportancIa de las caracteristícas del alimento ............................ .
10.3.3. Factores que hay que controlar durante el almacenamiento
en re (rige ración ................................................................................ .
10.:;4. Caractensltcas ci~ ¡os ailmemos reirig.:rados .................. .
10.:.5. Otía .. apli::acioa~s de la te!.-:5ei"ac:ón .
138
138
139
141
14:;
1: 4
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200
,00
10.4. Congelación y almacenamiento en congelación ....................................... .
10.41. Teoría de la cristalización .. .. ...... ............ ......... . ............ .
10.4.2. Curvas de congelación .................................................................... .
IOA3. Modificaciones que se producen en los alimentos
durante su congelación. Efecto sobre las reaccion::s
c;.t!::::::.lS y ~::!:má:;c;;5 .......................................... : ........................ .
ID.';.!. E~ec;;) c!!.;. .:.:;¡;ge!a':;;;;l e;"! 10$ r;;ieooorganis;aos ........................ .
10.4.5. Modificación de los alimentos duranle su almacenamiento
en congel;!ción ........................................................................ .
104.6. Importancia del estado vítreo en la estabilidad
de los alimentos congelados ....................................................... .
tOA 7. O¡,as aplica-:iones de la congelación .......................................... .
10.5. Producción ü¡dusaial de f;:o. ........... ....... . ...................................... .
10.5.1. Sistemas mecánicos.. . ........................................ .
10.5.2. Sistemas criogénicos ................................................ _ ......... ........ .10.5.3. Necesidades de refrigeraci6n .................................................. .
10.6. Metados y equipas ........... ...... ................ . ..................... .
10.6.1. Equipos empleados para la re[ngeración ........................ .
10.6.2. Equipos empleados para la congelación ...................................... .
10.63. Selección del método y del equipo de congelación ..................... .
10.7. Descongelación ............................................................................................ .
10.7.1 . ~1étodos de descongelaci6n ......................................... ................... .
11 CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS BASADA EN LA
MODIFICACIÓN DEL pH, ATMÓSFERA Y AcrIVIDAD DE AGUA.
EVAPORACIÓN Y DESHIDRATActÓN
201
201
20l
2:)0
210
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221
221
222
22l
227
228
23D
236
238
241
11.1. pH .... _ ... _.................................... ....... ..... ................... .......... 246
11.1.1_ El pH Y los microorganismos alterantes ......... 247
11.1.2. El pH Y los microorga01smos patógenos .............. ..... ....... .. . 247
11.2. Atmósferas. ........................ ........ . .................. .. ............... .. ....... 2~S
11.3. ActIvidad de agua (a.J .. ..... ..................................... ..................................... 249
11.3.1. a .. y micToorg:~nismos alterantes y p:!!óg'!nos . ........ ........... .... 251
11.3.2. La Q,. Y las reacciones químicas y bioquímicas ........................... 253
11.4. Concentración de los alimentos por evaporación ....................................... 254
11.4.1. Fundamentos de la evaporacIón ... .... ...................... 254
. 11.4.2. Factores que modmo!l d"puntu cie ebullición
y la transferencia de energfa ............................................................ 255
11.4.3. Efecto en las propiedade3 de los alimentos .................................. 257
11.4.4. Equipos y aplicaciones ................................................... __ ................ 258
11.5. Deshid rataciÓn ....................... _ ........................................................................ 272
11 .5 .1. Fundamentos de la deshidratación ................................................ 273
11.5.2. Velocidad de secado. Fases y curvas de secado ............................. 278
11 .5.3. Efecto en las caracten'sticas de los alimentos ............................... 282
11.5.4. Equipos y aplicaciones _ ................................................................... 285
11 .5.5. Liofilización ............................................................ _ ...................... 297
índke
11 .S.6. Deshi<lrataciÓo. osmótica ....................................................... ......... .. 304
iL5.i . CollServació n de los alimeotos deshJdratados .............................. 30S
11 .5.8. ReconstitucIón de 10$ alimentos deshidratados ................... .. JOS
1:. O?ERACIOl\"ES D~ TRA.~S¡:ORMACIÓI'
12.1 Introducción ............. ..... ..... ................................ ......... .......................... 310
11.2 Reducción de la!!lA.'1o ............................. _ .... _. .. .............. _. ___ .............. .
12.2.1. Reducción de t¡maflo de alunentos sólidos ...... ........................... .
12 .2.2. Reducción de tama60 de alimentos Ifquidos ." .......................... ..
12.3. Aumente de tamaño ............... ............................... ..... ........... ................ ..
12.4 Metcla .................................................................... , , ........................... _ .... .
12.5 Moldeado ................................................................................................ ..
l::! .ó. ~fodt5.:.l:lón de la textura ... .. ........................... C ............................ .
12.6.1. Gehfica.cióo ............................. ~ ......................................... ..
12.7
12.8.
129.
12.6.2. Texturización .............................. .
Extrusión ...... ................. .
Operaciones de separación ............... ............. ................ ..... ..................... ..
12.81 Selección y clasificación .......................... .. ........... ..... ................ ..
12 .8.2. Sedim~ntació :'! . ..................... . ................................. .
12.8.3. Centrifugación ......................................... ,,_ .................................. ..
12 ,S.4 filtraCión .... .. ................................................. ..
12S.5 Prensado. o. estrujamiento. ........................ , ................................ ..
12.S.6. Separación con membranas ..... ........... ....... .. ....... ....... ...... .. ........ .... .
12.8.7. Extracción ...................................................................................... .
12.S.S. Cris:aliución ... .................................... ........ ........................ ..
TriUlsfonnacio.ncs químicas ...... .......................... .. ........................... .
12.9.1. Per tratamiento. t~rmico ............................... , ............................... .
12.9.2 Por uatamiento qufmico yenzimálico ....................................... , ..
12.93 Fennentacie nes ... ........................ ..... ........ ................ ..... .. ..
310
311
315
318
320
3l.3
32J
32J
32'
325
330
330
3j1
332
335
33.
33.
34.
357
358
358
361
361
El presente libro está dirigido a todos 105
alumnos de las diversas tituladone~ en las que
se contempla el estudio de los alimenlos, como
Farmaci a, Veterinaria, Ingenieros Agrónomos
y Ciencia y Tecnologfa de los Alimentos y, en
general, a cualqUier hcenciado con conocimien-
tos generales de Química, Física, Microblologfa
y Bioquímica que esté interesado en profundi-
ur en el conocimiento de los alimentos. No
obstante, los más bendiciados serán 10$ estu-
diantes de Vetennana, dado que en eSte libro
se estudtan fundam!ntalmente los alimentos de
origen animal. Asimismo. todos los técnicos
que trabajan en la industria alimentaria tienen
en estas páginas una buena fuente de informa-
ción relacionada con sus actividades.
La obra se ha dividido en dos volumenes: e!
primero trata de [os aspectos bioquímicos de
los alimentos, de sus componentes y de los Ira-
tamientos tecnológicos que habitualmente se
aplican a los mismos pan su comercialización,
y el segundo trata, específicamente, de la tec-
nología de los alimentos de origen animal
Como el estudio de! procesado de alimentos
req;;ier! Ui\OS conocimi!:l:os pTe.·jos soc;e Ó¡-
versos aspectos bioquímicos y microbiológiCOS
PRÓlOGO
específicos de los mismos, el volumen 1, tras un
primer capítulo dedicado a la historia, el con-
cepto y los objetivos de la T~c"olog(o de 10$
A/lmerlfo$, se inicia con un bloque de temu
donde $e estudian el agua, los principios inme-
dialos, los oligoelementos y las enzimas. No se
ha intentado profundIzar en la estructura de
estos componentes porque se ha considerado
que los estudiantes deben poseer ya tales cono-
cimientos; se describen las propiedades físicas
y qu(micas de interés y, sobre todo, las propie-
dades funcionales de todos los componentes
mencionados que adquieren relevancia en rela-
ción con la conservación y la elaboración de los
alimentos Además, como uno de los objetivos
de la Tecnología de los Allm~n/os es el suminis-
tro de alimentos nutritivos y 'P IJ I ~Iz. 1M con-
sumidor, se han Incluido [as reacciones desfa-
vorables en las que dichos componentes están
imphcados y la sensibilidad de algunos de ellos,
sobre todo las vitaminas, frente a .. procesos
tecnológicos.
Otro de los objetivos de la Tecnologlo de los
Alimentos es la ampliación de la vida útil de los
aEm!ntos (conse:-", aclón) )" 5"J::,.in.is::o (trans-
formaCIón de los alimentos), en lo que se detie-
12 Tecnologio eJe los Alimenlos. (11 Comportenles de lor olimenlo¡ y proceWJ
ne el siguiente bloque y cierra el volumen1 Se
U!la ... , 10$ procesO! que se aplican en la indUJo
tria alimentaria, con una descripción de las
operaciones que pueden utilizarse para la con-
servación y la transfornlación de los alimemos.
Los cC!llenidos de enos c.!pílulos son válidos.
er: su mayor "art~, !:!!H') pr! a!imenl('! de orr·
gen animal como vegetal, aunque se hace ma-
yor énfasis en los mjs rele\'.!nl~ a les pnme~os.
En el volumen 11, espedfico de los alimen·
tos de origen ani mal, se describen los tr.!ta-
mienros aplic3dos para su conserv¡JCLón 'f/o
!f.!nsíOrIDación En primer lug¡lf. se aborda el
eStudIo de la leche y los productos lácteos, con
un anáiisis ponnenorüado de sus comj>VnerH:>
y de los microorganismos que más uanscen·
denc¡a lienen en Lacr%gia, a continuaciÓn, se
describen los procesos de elaboración de los
dlsumos productos hiele os naciendo especial
referencia a 10$ aspeClos tecnológicos particu' ~
lares de c3da uno de ellos. Se cooti!lúa con las
características generales '1 ~nsoriales de la car-
ne, su lecnología '1 la de 105 produclos elabou·
dos a parti r de ella Con el-mismo esquema, se
estudian el pescado y los productos derivados
de la pesca. Finalmente, el úll imo capítulo se
dedica al huevo '1 los ovoproJuctos.
El conJunto de la obra tnclu)'c un análisis
en ma'lor profundidad de los aspeCIOS, proce ·
sos u operaciones que han SIdo desarrollados
recientemenle. Así, por ejemplo, en el volu ·
men [ se han descrito suc\Otamente 10$ trata-
rruentos ténnicos, los procesos de evaporación
'1 deshidrataciÓn o la aplicao:lón de frio, opera-
ciones bien conocidas. mientras que se han
analizado con mayor profundidad. entre otros;
los hornos microondas '1 sus aplicaCiones; los
t¡'atamien tos de irradiación, como un método
fis lco de conservación menos extendido que la
aplicación de calor; la exttusión, todavia en de-
sarrollo pe ro que ha encontrado 'la numerosas
a JhCaClOnt:s tpastas. apenuvos. regai¡z, goma~
(!<: mascar. poroleina texturizada, etc.); la sepa-
r,IClón por membranas, que na evolucionado
mucho en les ultimes a~e$ a raíz de la prepara-
ción de membranas de tamañe de poro unifor-
Il~ . elc. Por a ira pane. en los procesos chisicos
S< han reco~ido los ultImas avances. por eJem-
p.1) la transiciÓn ~·it rea (un con:=epto tisicoqui-
mico básice que se ha a!,licado recienteme r.te a
les alimentos , que puede ser de gran ulllidad
p na explicar la estabilidad de los alimentos
congelados o produclos deshidratados. e .~tru¡
d :s . etc.), y se han in!roducldo las innoVaclO -
n!$ de [os equipos utdizados en operaciones
cI'si:.:ls. c:J:;:.e e! s¡st~:::..! Ur5.:he! Com¡:rol pa·
r<.la reducciÓn de tamaño.
De la misma forma, en el ~'oJumen J[ se ha
anahtado con menos profundIdad la refrigera-
cIón de la carne o la fabricaCión de lec!!e con·
d,;nsada o en polvo '1 se ha abundado más en el
e~ludio de las carnes reestruc turadas 'f análo-
gos de carne (que se impulsaron a partir de la
d¿:ada de los selenu), en el surimi y los con-
centrados proteicos de pescado (que han alcan-
P zado recientemente una gran aceptación en el
m~rcado occide ntal), en los fenómenos bioquí.
micos de la maduración del queso (cuyo cono-
ci.,únto cic:ntífko ¿e,allado se hol ido desve-
laado en los últimos ados) o en el UJO de at -
m~sferas modificadas para la am?liaclón de la
vida uul de la carne (cuya implantación ha ,ido
yosible gracias al desíl. . .'Tolle de! material p!ást!·
ce-, aplic!ndose comercialmente a las carnes
desde la década de 105 ochenta).
Esta obra reunt:, alllc:mpo, lus UpC:C105 bio-
quimicos. mic robio lógICOS, tecnológicos, etc.
que permiten un estudio global de los alimen-
tOs de origen animal. Con ella, los autores con-
fían en qu~ el leclor comprenda no sólo los
fundamentos sino tambu!n los procesos tecno-
lÓgiCOS utilizados en la IlIdustria ahmenlana.
1
CONCEPTO Y OBJETIVOS
DE LA TECNOLOGíA
DE LOS ALIMENTOS
En MIl! npítulo se hJce un¡ breve hislori. de los cambios sufridos cn
1.1 .Alimenticion d,d hombre a Ir¡~is de los tiempos, dude la prchiJlori¡
t.,uta la actualidad, y se ¡n,¡liu el progreso de los diitrentM métodos de
conscrvación. Asimismo, se definen los conccptos de ¡Iimento y de nu-
t.-iente y, por ultimo, le dCKtibcn los objetivo;: de 1.11 Tccnologl¡ de los AH.
nltolOI.
1,1. De,arrollo histórico
Hace al menos tuatTo millones de a130s Jos
prebomlnidos, por desconocidas razones, se
desplataron desde los irboJes de Jos bosques a
las sabanas y cambiaron su dleu vegelananJ.
por la forma ornnfvou, lo que supuso un pro-
fundo efecto en la e\'ol::clon. de3de un ounto
de \'ü,a tanlO biológico como cuituul. T;u un
largo periodo evolutivo, las extremidades infe-
nores fueron sufriendo mis y mejores adapta-
ciones para una posIción erecla y, muy lenta-
mente, las eXlremloaoes supenores fueron que-
dando liberadas de su !.pt::::~ pa~;! :a;n¡i'!li" y
finalmente la mano , al quedar libre , se conVIr-
tIó en un factor clave en la evolución del hom-
bre ¿Qut! animales dIsponen de manos capa-
ces de elaborar utensIlios' Los restos fóSileS
(cráneos, mandíbulas, dlenles suehos) indican
que hace aproximadamente tres ml!lones de
J.~OS e;USlleron ya unos prehomimóos, los
Aus/ra{opi!Jw;w (A.. alcrer.slS, ..... robWC';4 ) A
bOIS~I) con algunos caracteres que recuerdan
lejanamente al hombre moderno
El salto hacia el Homo comenz.ó con la trans-
formaCión del A afa,~nril en Horno hablfll
(hace unos dos millones de e~os) r ts:e e:l H~
mo ~'eCffa (hace millón y medio de alias, apro-
Ximadamente), donde están Incluidos los lla-
mados PiucomTopus. BalO esa denominación
slobal se Incluyen el hombre de Java , de Peltin,
de Yuanmou. elc. (500-200 mil ai'los). los Ulen·
sihos hallados junto a los restos de estos Indivi-
duos indic;!:l un ¡rada de e\'olución mental
Más evolucionados, Sil'! duda, son el hombre de
Neanderthal (100·35 mil aj'¡os), capaz de ta llar
la piedra de una fOrma muy perfecta, y el de
Ctom acno- (hace unos cuarenta mil anos), au-
tores de las pinturas rupestres de Altamira .
Lascaux;, etc., que pertenecen ya a la especie
Homo sapil!/tS.
Es probable que los pnmeros prehomímdos
vIvieran en grupos poco numerosos y se des-
plazaran poda sabana en busca de alimento y
punlOs de agl;!3. la morfología dentaria evoca
\.on ; t!glmen ailmenuclO basado en heroáceu y
grarnlneas Sm embargo. los Ausrralopi¡JucUJ
debieron tener una dieta mis variada de upo
omnívoro; la a!t;nentación cárnica consistía,
probablemente, en pequelios anima les (repti ·
les. roedores ete.) y cadáveres de grandes ma·
mUeros abandonldos ~or los aruma!es ca.!'!lÍvo,
.05 Los Pitedn;:ropos de la especie Homo
uec;u.;. cuyos u¡ensihos han sido descubiertos
en campamenlOs..I1 aire hbre o en cuevas, eran
cazadores hábiles capaces de abatir grandes
animales
Hace unos quimentos mil ai'los. las glaciacio-
nes foruron al hombre a adaptarse rápidamen·
te ; el uso d~ cuevas por gr"':j)CS de so.~OO i;¡ =: ·,~·
duos creó un ambiente propicIo para una mayor
acción SOCial Es enlonces cuando el hombre
dC3cubre el fuego, lo que contribuye a aumentar
la vida socia! alrededor del hogar que el fuego
calienta e iluf"Una Alrededor del hogar, los ca-
zadores cuentan sus hazañ¡u y proyectan la caza
del día sigUiente, lo que va a reforzar los lazos
que unen a la (a:rulia y a la tribu Las tradicio-
nes cul l".J.U;les comunes unirán a estos hombres.
que Iransmltlrán sus tt!cnicas y su sablduria De
esta fonna nacieron las civilizaciones, se desa ·
rrollaron y evolUCIOnaron Independientemente
pe:o sin perd~r S;J propia id~n:ijad
El conlrol de! fuego constituye un hito en la
evolución del hombre prehistónco El fuego no
s610 manl1ene al hombre caliente sino lambit!n
lIurruna su hosar. le protes~ contra !os anima·
les salvajes, le proporciona un cen tro de comu·
mdad y modtfica profundamente sus altmen!os
las C.1:n~s asadas tienen una lex¡ura y sabo.
muy diferente de las crudas; además, se alteran
más lentamente, aumenta su dlgesllblhdad y se
eliminanmicroorganismos potencialmenle pe-
ligrosos Cuando el hombre aprendió a con lro·
lar el fuego y lo utilizó para librarse del frfo y
para iluminar su hogar estaba ya, de una forma
Inconsciente. practicando el ahumado. Más tar-
de, movido por la necesidad de abaSlecerse en
las épocas de escasez, el hombre ulLhzó proba
blemente el ahumado y la desecación como
una forma de prolongar la Vida ulll de sus ali·
memos
Copi/uJo J' Co«eplo y ob¡e¡",os ck /o TK~;O ck los A1;menlos 15
Pasada esta primera larga etapa, la humani-
dad evoluCionó velozmenle. En ei ?aieoiinco y
Mesolftico (30.000-8.000 ¡des) el hombre to-
davía 00 3e ha becbo agricultor pero utiliza co·
mo alimentos una gran variedad de productos:
buevos, (rutas, semillas. rafce;, insectos. pesca-
do. miel y pequeños y grandes animales. Es en
el NeoHtlco (9.0cx)·3.500 añes) c1.!2..'lclc I!.pa!!::e
una agricultura ruóimeutaria con5isienle prin·
cipalmente en cul!ivos estacionales. En este
periodo el hombre también domestica los ani·
males, a los que utihta como ayuda para traba-
jar y coma alimento. No se sabe en qué orden
10 hizo, pero sr que la cabra. c:1 y~. el bóf2.lo y
el ce rdo los domesucó en la primera etapa del
Neolítico. y el caballo, camello, asno, elefante
y gallina al final de es te período. Con estos
nuevos avances, el hombre aumentó la dIverSI-
dad de sus alimentos. en especial la leche y los
productos lácteos (leches fermentadas y que-
so) que se fonnaban por fermentación espOl]:
c,inea.
En la Edad del Bronce (3.500 años a. C.)
comenzó a regar sus cultivos, lo que se cree fue
una de las causas que origmó un espectacular
Incremento de la poblaCIón en Mesopotamla
Igualmente, utilizó el caballo,! los bóvido! pa-
ra arar los campos. apareció el comerCiO local,!
de más larga distancia y cultivó las frutas. Am-
plió sus alimentos, en especial los dI! ongen 'le'
getal incluyendo en la dieta higos, arrot, aceite
de oliva. cebolla, dátiles, uvas, etc.
En la Edad del Hierro (1.500 años a C.)
a¡:arece el corr:e:cio a gran escala, !!r.tc ~or
mar como por tierra y se mejoran los Utl1es de
labranta . Como aliment os, se incluyen en la
dieta otros nuevos, como especias, salsas y di-
versas frutas. Más tarde . por fin. en la época
griega y, sobre todo, en [a romana se llega a la
plenitud de la agricultura con el uro de fertili-
untes, la ro tación de cultivos, etc.
En las cuencas de los grandes rfos (Amari·
110. Ttgris-Éufrates, Indo·Ganges y Nilo) se
desa rrollaron grandes civilizaciones. A través
de la s escnturas cuneiform<::s de 10$ sumerios.
algunas de ¡as cuaie~ s<:: remontan a unu~ ~eis
mil años a. c., se sabe que este pueblo elabora-
ba ya dl~<:rs.1s productos i¡j,¡;¡~os y es probabie
que el origen de los mismas tuera mucho más
antiguo. de la primera época del Neolftlco,
cuando el hombre aprendió a domesticar los
ammales. Además, los surnenos eran muy de-
pendientes de la cerveza, como lo demuestran
los registros históricos que han llegado a nues·
:'.05 ó;a:;: U,¡ ¡.abaJador recibía un lIt:o de ~r
veza por día, los oficiales de baja graduación 2,
los de más elevada 3 y la nobleza 5. Igualmente,
en el código de Hammurabi (1728·1638 a. C.)
se presta una atención especial a la cerven y se
prohIbe la veota del producto con un baJO COn'
tenido alcohó[lco a un elevado precIO; con ello,
se está previ01endo el aguado. Es un claro
ejemplo de la intervención del gobierno en la
Industria Ahmentana.
Los )eroglfficos y las tumbas, donde se des-
criben y representan escenas cotidianas del an-
tiguo Eg¡pto. han proporcIOnado valiosos dalaS
acerca de los alimentos y de los medios de coo-
servación que los egIpcios utilitaban. La dieta
era muy variada para la clase dirigenle pero si-
gue siendo todavía un enigma lo que comia el
elevado numero de esciavos y soldados que
servían a los faraones Por ejemplo. Ramsés 1I
tenia unos 50.000 caballos para sus carros de
guerra. lo que da una idea de la población que
había que alimentar en aquella época. No obs-
tante, se sabe que los egipcios desecaban y sao
1alOnaban el pescado que capturaba n en el
Medllerráneo y en el Nilo, )'a en las primeras
dinastías elaboraban cerveza v vino y sabían
dIstinguir enlre la primera fer~enta~iÓn alco-
hólica y la secundaria acética que conducía a la
obtención de vinagre Fabricaban también pan
y conocían la forma de preparar malta, que al
principio fue utilitada como edulcoranlC y más
tarde para la fabricación de cerveta. Los egip-
cios sabían también cómo fabricar queso, como
lo demuestran los restos de este alimento en-
contrados en jarrones de alabastro de la prime-
ra dinastía.
Los griegos utilitaban una amplia variedad
Ge a;i¡¡-,entuS (.::;.~~,es Ge ¡c.:l,,Js ¡O~ tipes, princi-
I
I
I
I
1
1
I
16 f"cnolagio de los Alimenlo •. PI Compotlen/fH de fOI olim¡mlos y procelO'
p~lm('nle de cerdo y aV~!, ?e~cados y una gnn
variec'ad de productos vegetales), que utilizaron
!~. ~!'.-:;::1::':::~S :!~' !!.~ Y oi~~ ~~, C~ :!~:!~! ~e
redar)o muchos de sus hábitos alimenticios,
Ellos ~ñadleron a la dieta nuevos productos, co-
mo el aceite de oliva (cuya técnica de fabrica -
cit;-.!:' i::-.jJc;:.!:,:;:;!e C~e::!. e ¿e .--\5:::. ~.r:::o.,
.:!,J;::.:!! j-.!.ie ;:'':'::~::.l. ~:!.:i.l.:~ 15\x) a. ej, ':,";i'
t¿¡ceos y moluscos. El aCeite de otiva, ad:m1s
de uulizar;o como aiimento, en ritos religiosos
y como cosmético, se usó como agente conser-
vador, con el fin de excluir el aire. Los griegos
cOn"C·.1~ 1:!.IT!b:n h fOr.1\:l c!e enfriu t:,,~icos
po: el'J.pofa::ór! en :ecipie:l:es Ce b,-o .. ~_:is·
tóte!t::; (siglo IV a, C) habla del queso de Frigla
hecho o;on lec~e de asna y }'eguJ., de cuyo gran
valor lIutnt!VO tuvo conciencia.
La época romana se caracterizó por el co-
mercie) a gran escala tanto a conas como a lar·
gas di~ tanclas. Una de las razones de la e:l:pan-
sión d!l Imperio Romano fue [a necesidad de
obtenl..' má .. alimentos para Roma. A~i. el tri-
go prcducido en Egipto, ES9al'ia y África del
nono: aseguraba el abastecilTUeoto de la capital
del imperio, mientras los romanos distnbuian
por todas sus provincias las mejoras que hací-
an en la agricu ltura, tales como el descanso de
la uerra, la fertilización, la rotación de culti-
vos.la trilla, etc.
El prensado. una de las operaciones tecno-
lógicas. fue profundamente mejo rado por los
romanos. Co[umela (siglo 1) describe una pren-
sa para obtener aceile de ohva y PlintO (siglo 1)
otro (¡Fa donee s:: combma la palanca y la ros-
ca. Columela describe tam bién en su Dt!. Re
Rusnca la fabricación de queso e informa que
hab(a exis tido una evolución gradual desde la
¡onnadón de la cuajada por fermentación natu·
ral hasta una producción con trolada, como el
control de [a temperatura para regular la acoón
del cuajo y la compruión cwdadosa de la cuaja-
da par3 evitar desviaCIones durante el proceso
1
" madurativo. A través de 105 esentos de estos au-
tores y de otros, como Catón (siglo II a. C.) y
Varo e. (siglo I a. C.), sabemos que los romanos
utilizaban recipientes de barro para proteger
Jos alimentos. que practicaban de una fOlma
regular el salazonado y la acidificación con vi -
::'2g=~ ~=ocd~:-:'~ C~ !! o:'!::c!1-:iér.. c!~1 !!c::-h:!,
que utilizaban la miel como medio de con~ er-
vación y que desecaban diversos alimen to:i al
sol. Fueron excelentes panaderos y vinalercs y
~i,}Faga:,:;¡: !J.s :r,ej'::::.:.s ~~! c-..:~t;;·;; ée !! ',:! a
:.a;-~s ó: :;¡.:!,J el ; ;::~o::iv. ,'\u:::¡:':! Ll .:!:eta ::le
los plebeyos, fundamentalmente a base de ·:e-
roles, era mucho más pobre quo: la do: lOS r:oa-
tricios. por los escritos de Catón y Columela se
sabe quo: aquéllos salazonaban y curaban la
c:!;:¡e de sus a~lm~les dom¿s¡jco~, 50br~ tedo
!:!. p:oc~d~n:e c!l cerdo. r ehboraban con :!
pescado, por salazón y adIción de especias, dI-
versos tipOS de salsas, entre ellas, el garum, de
la que Plini o escribió que "apenas ningun 0,:0
liquido, e:(:epto los ungüentos, ha llegado a ~; er
mái apreciado".Curiosamente conocían ','a,
aunque de una forma totalmente empírica. os
electos desfavorabl~ de los mecales en~a au~o
OXIdación de las grasas, puesto que ro:comenoa-
bao no util iZ3r recipientes metálicos para el al-
macenamiento del acene de oliva. Se dispolie
~ambién de datos que demuestran que los em-
peradores hacían enfriar el vino y otros alJmen-
tos mediante hldo transportado desde las mon-
tañas. En este sentido, parece ser que utiliza-
ban en verano bebidas heladas.
La Edad Media constituyó un [argo paré:!-
l.:sis en el estudio de nuevos p.ocedimlenlos de
conservación y daboración. No obstante, se j;-¡-
Iroduleron en Europa nuevos alimentos proce-
dentes priñcipalmente del este, Los mongoles
introdujeron en Europa el alforfón, denomin.l-
do vulgarmente trigo negro o sarraceno, Las
cruzadas ocasionaron la importación a Europa
de frutas y verduras que se desconocían . En
Italia se desarrollaron las pasras, inuodudda"
pOSiblemente, por Marco Polo como re.sullado
de 105 viajes que ruzo a Cbma_ ¡gua/menle este
viajero llevó una receta de Peia'n a Venecia en
1292 de leche helada. La destilación se empezó
a utilizar en Italia hacia el año 1100 de nuestra
era y su práctica era normal en la Europa del
SIglo XIV. El azucar de ca~a fue otro producto
Capillllo 1: COt1Cfpfa y ob¡.'I>'OJ de /o TecllOlogia d. IoJ Alimenlal 17
q!!~ sut!ió el': la ultirr:! ?:!ne de la Edad Me·
dla. en Egipto y en el Oriente Medio
::=. :' !:;'";' ,,;v ~. 7":'S:~-;':'-~~. ,!, c'~'!' ~~t
hombre europeo sufrió un Imponante cambio
con e l descubrimiento de América. En espe·
cial, eltomale, el ma;z y la patata vinieron a re'
~"i..:=¡"nai ci ',üjJ ;¡-.;.:r . .:!;::, a;,;::;;,;~ ;~~::::e:::e
la pa:a:a. pr,,':::,;,b:,:;;';1c:::c .-:igi::::.ria ~e ?ex o
Bolivia. no se aceptó masiva;nente como ah·
rr:erHO !last:! el s'glo X· ... iII. {gu:![me nte los \ia·
Jes a la India, cada vez más frecuentes, supusie.
ron un aumento en el comercio y, en conse·
cllel'.ciJ. el eso mlSivo dc lu espe~jJs que ce
al!í p.ocedr!..'l.
En el plano tecnológico, el impacto mayor
se produjo en 1795 cuando el tabncanle de cero
vela y luego pastelero fran cés Nicolás Appen
consiguió conservar dIversos alimentos al enva·
sarlos en recipientes sellado. y cakntarlo$ des-
pués en agua hirviendo. Con ello, en 1810, ga·
nó un premio establecido por Napoleón para
quien fuera capaz de Invenlar un pro.;edimien·
to de conservar los alimentos que pernuliera
abastecer a sus tropas, localitadas a grandes
distanCia de sus bases de apro\lsionamiento Se
había inventado uno de los procedImIentos
más eficaces para destruir los microorganismos
de los alimentOs. El sistema diseñado por Ap'
pen fue uno de los avances cientiñcos más 1m·
portantes de la Industria Alimcfl{aria que más
tarde darla lugar a la tndustria del enlatado. El
primJtjvo procedimiento de fabricar lalas de
Durand proporcionaba un rendimiento de
U¡¡OS 10 recipientes d;.l .... ios. los aC:UJles pc:ée;¡
?roducir más de l.ooo ?or minuto. Al princi-
pio, en 1860, la esterilizaCión de las lat as se
efectuaba durante 5 o 6 horas a 100 ·C, en agua
hirviendo. M.!is tarde, se lo~ró aumentar la
temperatura a 115,5 ·C efec.rlWldo d c.a.JeD.ÜI·
miento en agua adicionada de cloruro c.tlcico,
con lo que se logró reducir el tiempo de eSten·
IIzaclóo, y en 1874 se inlroduJo el autoclave,
que es el procedimiento utilizado actualmente
aunque, por supuesto. más automatizado_ Hoy
día, coa el desuroUo de las técnicas de envasa-
do aséptico, es posible csterilizar los a.l.imec.tos
liquid:>s a tem!)eraturas mu~ elevad.u, coo le
que $/: ha conseguido aumentar el poder cspo.
r::~~! ~ ¿:~::: ¡.::l'.!:: I~! e!e:::·::! F~::1.!~:::.!!-:s ;:!e!
calentamiento en las propIedades sensoriales y
nulnllvas de los ahmentos.
La oJllhzación de frío Industrial es otro de los
a·,a¡-,;:,:s ",ás espe:::J,:~~~:es. El c.s,J ée hiclo pa
r..l :¡,a ~sp,,~:a: pes:,:,l.:!':: ~;:s,:.:l e~a haoitual en
GCi!...'l13rellna a paltl.! de 1785. pero fue en 18]8
cua.,d·~ ~omenzó ¡a miliución indus¡¡üi de frío
para I1 conservac:ón de pescado en los barcos,
lo que penm¡ió efectuar tu capturas en aguas
m~ ¿;!ta~tes. En 1%7, R:e:! iiwer.tóla prime.
ra em~ld de enfriamien:o, basad:!; en el ciclo
complesión/e.'(pansión de amoníaco, que fue
perfeccionad3 entre los a~os 1874 y 1876 por
Von L nde, Soyle y Pictel. En 1877, el barco Fri·
gorifiqut transportó con ¿xito carne fresca con·
gelada Jesde Buenos Aires a Rouen en 110 días,
y dura He 1886, 30.000 canales de corderos llega.
ron a Li)ndrcs procedentes de las lslas MalVlnas,
~o caoe duda que la aplica.:ión de ,emperaruras
de congelación supuso un avance. adicional. Hoy
dí"a. es un procedimiento habitual
En el siglo XIX se desarroll3ron ouos proce·
sos de Interés. Cabe citar, por ej.emplo, el que
dio lugar a la margarina Napoleón rtI ofreció
un pre:nio a qUIen encontrara uo 5U5U1utO de
la mantequilla; lo ganó Mege·Mouries, qui.en
patento su procedImiento en 1869. Los cultivos
puros para la Cabricación de cerveza se tntrodu·
Jeron en los ultimos años del Siglo XIX, ]0 que
condujo a mejorar la calidad y a la obtención
de c!:veZlS :lcrmali::aC3.S_u.ccilm.."uga de La·
val pan la separación de la nata de la leche se
inuodujo en 1877, con lo que se ahorró espacio
y mane- de obra y se incremeotó la eficacia de
la separación. En 1835 se patentó un aparato
p.ua la evaporación de leche y r.n 1860 SI' "'¡eu·
ITolló la leche condensada. que muy pronto se
acept6 como un allmeoto d.e .excelente calidad
microbiológica. Un procedimiento de desb.idra-
lación de leche se patentó en Gran Bretaija eo
1855. aunque este producto con una gra..o cali·
dad 00 pudo obtenerse basta casi UD siglo des·
pués.
Pt.ede de1.lI'sc, pUti, que IOOO~ ios procedl'
mientos de conservación de ahmeolos se bene6·
c:a:O:1 oel de~Mi"C ¡io oc ia CIenCIa a parur oc l.
revolución mdustnaJ. El progreso de los méto·
dos de conservación continuó durante el presen-
te siglo, meJorand')se enonnemenle 115 antl!uas
¡eCOIcas (ahumado. deshidratación. empleo del
frío, tratanuen¡os térmicos, uso de conservado·
res, er.\'.:!sa'lo. trar:sporte. ete.). cr:ándoie otras
nuevas (radidclOnes lonlZanteS, caientamlento
dieléctrico, concentración por ósmoSIS inversa
ultraCiltración. etc) que han culminado con
leenologfas reCienteS, de las cuales unas se han
Impuesto rápidamente (atmósferas modifica·
d:!S o e."(tia:':l~n é: .:ier:!s H!s:.!nCl.!! c~!"! flui·
dos supercrftlcos, como la cafeina) ) otras es·
tán aún en tase de experimentación (altas pre-
SIones, calentamiento óhmico. pulsos eléctricos
o termomanosonicación). Además, se han da·
do gigantescos pasos en el conocimiento de la
composición química de los ahmentos e:'! e1 es·
tablccmuento de las neceSidades nutritivas del
hombre, en el conocimiento y la fonna de con·
trolar los agentes caUlI.nles de alteración tanto
biológiCOS como qufmicos, en la comprensión
de 105 principios físicos que gobiernan los mé·
todos de conservación, en el control ce mu.::'os
Yo ~;¡ algunos casos. de todos los [ .. c(ores que
partiCipan en los procesos de fabncación de los
distintos alimentos En fin, puede decirse que
se ha pasado de l empirISmo al control clentifi·
co, es de:ir, I¡¡ con.servació¡¡ ) tran.tormaci6n
de los alimentos ha dejado de ser un arte para
convertirse en una cIencIa.
El nacimIento Ollcial como tal CienCia se
consid..:ra que tuvo lugar simultáneamente en
ESlados Umdos y Gran Bretaña en 1931 En
ese año, por una parte, la UnlVeCSldad de Ore·
gón acuñó el término de Tecnología de los Ali-
mentos con motivo de la Introducción de un
nuevo curso sobre este tema. Por olCa parte, en
el mismo a/'lo MacLellan'propuso al consejO de
la Socie ty ol Chemical Induslnes (SC I) de In
glalerra, la creación, baJO el nombre de Socie ty
al ¡he Food Industry. de un nuevo grupo al que
~e l!lcorpQr2l:ri;!~ Ic! miembr~ de I~ SQ~;':C;!C
onglOai IDleresaoos en el problema de los ah·
mentas, su propueStafue aceptada y el 11 de
olClemore oe 1931 se constituyó la nueva aso·
ciación como una rama de la se!. La impor-
tancia que adquirió la nueva sociedad fue tal
que en 1937 comenzó a editar sus publicacio-
nes en forma de procudillj! aparte de las de
la sel y en el verano de 1948 se celebró en la
Lo.", Temperature rte5earch Slalion (Cambrid·
ge) el pnmer curso sobre CIencia,! Tecnología
de los Alimentos
Esta iniCIatiVa fue pronto ImItada en ottOS
paises La secciór. canadiense de la SCI creó en
noviembre de 1937 una rama dedicada al eStu·
::!io ce !~S atir.:e~t>:lS que se den>:lmin.1 Food
alld NurrillOfl Group. Movimientos s!milares
surgieron en Estados Unidos, donde tamb¡~n
eo 1937 se celebró la pnmera reunión sobre
problemas de la consernclón de alimentos, en
la segunda, que tuvo lugar en 1939 en el Mas-
sachussets ¡ns!!tute of Tech.'"Iolcgy, se fundó el
Instltule oí Food Technologists. Hace unas cin·
co décadas. los Científicos britániCOS comenza·
ron a utilizar el término Food SClena y en
1950. un comné deSIgnado entre profesores de
la UnIversidad definió a la CIencia de los Ah·
me¡¡¡\lS "'mo fa ci.mcia que se ocupa del cono·
Wl!ltnro ce fas prop,edades jisicQl, qu(micas y
bIológICOS dt [os ailmtfllOl y dt los priTlClplO!
flUlr/fillos y a la Tecnología de 105 Ahmentos
como la uplolo"ón Industrial de dichos prinCl'
pios bdsicos.
En la actualidad, eXI~!en 50ciedades como
las antes mencionadas en muchos pai5c~ )' !~
enseñanza de la Ciencia y Tecnología de los
Alimentos se Imparte a, nivel un¡vers,tartO, en
la mayoría de los mismos
1.2. Alimenlos y nulrientes
No es infrecuente utilizar los términos ali·
mentos y nutrientes como sinÓnimos cuando en
realidad son conceptos que, si bicn se encuen-
Iran (ntimamente ligados, difieren en muchos
::!.~:e:!os S~ puede :e!'::::~ .! les a!:rJl!o:los como
los productos de composición compleja que en
consumIdos por el hombre para satisfacer sus
necesidades nutritivas y complacer las senso·
riales. u,s nurrienu$ son ciertas sust.ancias con·
tenidas en los a¡ii71eniO~ que el o:g,;,nis:;¡o uúli·
za. transiorma e Incorpora a sus p'0¡Jios ¡eJljos
para cumplir tres fines básicos: :!porta, la er.:r·
g:.! ne:::es:!n.! ;:-::: q:..:: se m:!r!!er!g! ia !n!e~n·
dad y el perfecto funCIonamIento de las emuc·
(UTas corporales, proporcIOna r los malenales
necesarios para la (omución de estas es¡:-u:!u·
ras j', pOi último. su:ninist,ar las s:.Jstan::;;n neo
cesarias para regular el metabolismo
En los alimenlOS se encuentran los slgulen·
tes nutrientes.
a) Carbohidraros, cuya función pnnclpal es
aportar energía al organismo ~' que pue·
den converurse en grasa corporal.
/1) Grasas, ¡as cuales proporclonan un ma--
yor aporte energético que los carbohi·
dratos y también pueden formar grasa
corporal
e) Proleín(Js, que están compuestas por ami·
noácidos que constilu~en los matenales
necesarios para el crecimiento:, repara-
ción tisular. El organismo puede utllizar-
las tambi~n como fuente ener~~tica
d) MintraltS, que se utihzan para el Ct<!C\'
miento,:! reparación tisular y partiCipan
en la regulaCIón de ciertos procesos bio·
lógICOS del organismo
e) t'i'=r.::I1CS, q:Je t.a;:Ói~n ir:t!:;":!r:en ~;¡ l:!.
regulación de procesos biológicos del or·
gamsmo
Aunque el agua y e l oxígeno del aue son
esencia!c~ para la vida, normalmente no se
consideran "omo nutrientes
Casi ningún all;'11ento está con~!ituido .... ,JT
un soto nutriente La mayoría son mezclas
complejas, compuestas mayontariamente por
carbohidratos, grasa y proteinas. Las vitaminas
y los minerales esta n presentes en pequei\.as
cantldades,
La definición de alimento comprende, ade-
::-_!.! :!:! ~~:rr.i.::!::, :!\!~rier:te. otro t:!::J.b¡~:"l de
gran importancia: el lell.Soriol. El valOr senso-
nal de un a[imen:o es más dlficil de concretar
porque la definición del rrusmo debe tener en
cuema t"da> !c.5 propiedades d= 1"5 ¡limen tos
(¡¡;,ac:h;) \l~i,;J.l. ;.101., .;abo: I t::x:;.¡¡a) que in-
teraccionan con los sentidos, las cuales están
moduiadas ~'or u!' gr!!!n número de compuestos
que, en parte. todavía no se han idenuficado v
dependen estrechl!mente de las peculiaridade~
fislcoquímicas ~ psíqUICas del orgaiUsmo.
1,3, Concepto de Ciencia y Tecnol09io
de los Alimentos
Son muchas las definiCIones que se han acu-
~ado sobre CIencia y Tecnología de los Ali·
mentos Unas son muy simples como la ciencia
que se ocupo del ~!ludro de los a{¡menros, que
aunque por sí misma pueda dehmllar e[ objeto
de esu ciencia. los alimentos. no proporciona
un con~pto claro de la nqueza de la misma, ni
mucho menos es sufiCIente para poder com-
prender el sentldo de esta disciplina o de las
dlsciphnas que dentro de ella existen Otras de·
fimclones han trat.!do de recoger de forma am-
plia todas las actividades relacionadas con los
abmentos e incluso se ha dicho (Hawlhorn,
1983) que "en su sentido más genuino comien-
la en el campo,! ttrmina en la mesa del come·
dar" y que "Ios progresos lecnológicos de los
a!tmentos han penerrado en e! campo para
ejercer su inlluencia sobre la propia agricultu-
ra", Justlficá ndose esta opInión ofreciendo un
ejemplo acerca de cómo es necesarlO que para
que los guisantes congelados presenten su fres-
cor, color}' textura escoger la variedad. prepa-
rar las tie rras para este fin y cosecharlos y
:ran$port~rlos en condlciones óptim<ls. Final-
mente, ot ras definiciones han sido ofrecid a~
por dIversas insl1luciones dedicadas al estudio
de los alimentos que se han ido modificando a
medida que han ido progresando las tnvestiga'
clones clenllilcas y lecnológlcas. Dentro de es·
20 Tecnología de 1m ,AjjmenloJ. 1'1 ComFoflfmleJ de IoJ o/imeflloJ y proceWJ
te grupO se ofrece la defimclón más mc:ierna,
de 1992. que emergió del Institute o! Food
Technologlsts de Estados Umdos, qurds la inS-
titución de mayor prestIgio Internacional de las
que se dedican al estudio y dIfusión de todas
lo!5 o!ctividades relacionadas con lo, alimentos
Dice así: la Ciencia d<! lOJ Alimento! es la duel-
plma qll~ utdi!a {as cIencias biol6gicas, ,'!Jiras.
qru"rllcaJ ,v la iflg~mtrla {'ara d eUl/dio o'e la nu-
tura/eza d~ los a/imefHos, las caluas de jlr altl!-
ración y {OJ principios tn qllt! dtscansa ti p,oa-
sado dI! los a!rm.M/oS, mierllras que la Tt!cnolo-
Sra de los A(imallOS es la aplicaci6n de b
ciencia de 10j alir'ltnlOJ para 111 selución, con-
j¿r.ar;ión, Irar.s/vrrr.:u;ió:;, t!r.~.:s.;':o, ¿i.;:r;:;¡.
ción y USQ de a!ur.t:ntos Iwtrrrivos y segUf(.;
1.4 , Ob¡elivos de la Te(nologio
de los Alimentos
El primer objetivo, que destaca sobre los
demás, de la Tecnología de los Alimentos !s lo-
grar el abaJucimitnlO de a1im~fHOS nUlnlivos y
sanos al hombre que, como aOlmal helerólrofo
que es, necesita cubrir sus neceSidades energé-
tIcas y plásticas mediante el consumo de 1lver-
sos productOs procedentes de los rdooi anI-
mal, vegetal y mineral. La gran mayoría de los
productos procedentes de los dos pnmeros rei-
nos son altamente perecederos, en especial los
de orisen ar.ima!, por lo que su vida ti~il -:5 e.'(-
lre madamenle cona. Ahora bien. el hombre
. necesita alimentarse diariamente y un buen nú-
mero de ios alimentos que consume se produ-
cen estaCIonalmente y, con frecuencia, en puno
tos muy alejados de 10$ lugares de consumo. El
a bastecinuenlo regular de los al ime ntos requie-
re, por lo [aato , el almacenamiento y trar,spor-
te de los mismos, operaciones que precisan de
un cierto tiempo durante el cual los alimentos
se hallan expuestos a la acción deletérea de [O·
do ¡ipo de agentes alterantes. Es necesario eV!-
tar que actúen dichos agentes. 81e es el objetI-
vo primordial de la Tecnologia de 105 Alimen-
tos. controlar los agentes alterantes para lograr
un aumentO SUllCleOle oe la VIda utii cie ios aii-
mentos que permita su almacenamiento y
transpone a los lugares de consumo en un eSla-
do nutritivo y sano. La Tecnolog\a de los AII'
mentos es pues, en primer lugar, una tecnolog{ade /(1 cortServaClórr de los alimentos,
Aparte de este obJeuvo principal, eXlSlen
otrOi no menos importantes. El hombre es un
animal capncho5o en SU5 coslumbres y, po. lo
tanto, tamOlén lo es en cuantO a 5t! alimenta·
ciÓn. Para que acepte un alimento no sólo es ne-
cesario que cubra sus n~cesidadt!s sino es preci-
so también que le guste, que 10 encuenlre agra-
dable y, por otra parte, el consumo continuado
¿! U~ mismo al!i:1er.(o cmantt! t.i!l tiempo la,go
le lleva pronto a rechazarlo por cansancio Por
lo Ilnto, no se conforma con consumir un nú-
mero reducido de allmenlOS sino que quie re dis -
poner de un:!. gr:!.:'! va!l~dad, dende pueda esco·
ger Este es otro de 10$ objetivos de la Tecnolo-
gía de los Alimentos. la dlvusi[icación de los
a{imelllQS para satisfacer esa neceSidad psicoló-
gica que ha heredado, probablemente, de la
época en que sólo contaba con sus sentidos para
distmgulr entre los alimentos beneficiosos y los
nocivos y procurarse una dieta completa a tra·
v~s de una alimentación variada Ésta es una fi-
nalidad que ti~M mu)' en .:ue!it::l la lndus<~ i:!.
Alimentaria moderna, de tal forma que algunos
de los procesos aplicados a 105 alim~n:os están
sólo diseñados para conseguir este fin. corno es
el ClSC de la amplia vanec!ad de kches fermen·
tadas. en espeCIal yogur, que se encue:man en
el mercado (yogur de frutas, con edulc:orantes,
o;:on aromatizan tes, yogur lrq~id.:l. etc.).
Un tercer objetivo de la Tecnologia de 105
.. l,.I lmentos, que es posible llegue a adqurrlr
gran importancia en el futuro dada la escasez
cada vez mayor de alimentos que la humanidad
esta padeciendo, es el de procurar e/ má.timo
aprovechomit:rrto de los rt!Cl,.lrSOJ nutrllillOS exiJ-
tellfu en la actualidad en la tierra y buscar arras
nueVOJ a panir de fuentes hasta ahora no utili·
zadas. Cabe mencionar, por ejemplo, la pro-
ducción de alimentos a partir de especies mari-
nas que en la actualidad están infrautillzadas.
Cop/IJlo' J. CO#tCtlpIo y obttll'VOJ de lo T.cflOlogio d. Jo. Alimenlol 21
nnalmenle, e5 aSimismo función de la Tec-
nollJgia de los Alimentos lo oreporoci6f1 de.
pro· luCIOS para Indl"iduos COII flecesidades nu-
trr/I ,as esp~ci(Jles, como mños, anCianos, dlabé-
tlCOi, etc.
Los diferentes procesos aplicados B 105 ah-
meuos requieren UIl conocimiento profundo
de I.L composici6n química de los alimentos, así
como de las propiedades físicas, qUlmlcas ':!
funponales de las su.stancias que los compo-
nen No se pt!ede elaborar un nuevo produclo
sin ~lber la re!puc!ta de los componentes del
mismo frcnte al proceso a que ha de ser some-
tido no se puede aplicar un tratamientO sm co-
noe,:r en qué :U3',;f.l \3 a dlSrr.ilu:¡ .. la ae;j-
vidad de ciertos principios nutritivos; no se
puede tratar un alImento sin conocer qué mo-
dificaCiones sensonales van a prodUCirse En
fin, 1:. control de lodos est';¡$ fen6menos requie-
.. re un profundo conocimiento de los aspectos
bhk:)s de 105 mismos_ Estos conocimientos
son :lrevios a los procesos tecnológiCOS, De u-
toS aspectos se oc~p: la Bloquími~ (o Qufmi-
ca) de los Alimentos, incluida denlro de la
Ciencia de los Alimentos.
Iguales consideraciones podrfan hacerse
aeerel de la Mle,oblologia de los Alimentos.
eSla d isciplina conui¡uye la ocra base de la
TeenJlogfa de los Alimentos; son 105 microor-
ganismos los pTlncir31~s agentes de alteraci6n
y " la destrucción o inacti"ación de los mis-
mos la me:a q;,:e iHele;¡Ón l1canZlr muchos
de los procesos que se aplican a las &limemos
pa ra aumentar su Vida úll! Pero no todas las
a-;ciones de los mlcroorgamsmos son dele ¡ere-
aj, el hombre aprol/echa las aCllvidades de al-
gunos para elaborar cienos productos ql:e, a
veces, son muy dl(erentes de la materia prima
de que se pamó, tales son el pan, el vi~o, la
cervezj!, dIverso! productos lácteos yem)Utl-
dos madurados.
Se estima que en lo! pafses desarroll !dos
más de la mitad de los alimenlos que el t')m-
bre consume son procesados de una u otra for-
ma, üna industria de uJ naturaleza no se t"ue-
de basar en m~lod05 inspirados en el alle y
empirismo, sino que requiere de ~~todos 5~gU
ros que proporcionen alimentos estables. 'grao
dables y de ca lidad uniforme. De estos meto-
dos se ocupa la Ingeniería de los Ahmeu:os,
que no es rr.is que el estudio de los prin.:iplus
en que se fundamentan las operaciones a que
se someten los alimentos desde su llegada a la
industria hasta que se libran al mercado
Por últlmo, una de las misiones de la Te,:,o-
logia de los Alimentos es hacer llegar al co lSU-
nidor alimentos sezuros, exentos de age,lIes
nOQvQS tanto bi61icos como abtóticos y con una
composlci6n y un valor nutriuvo determinado_
Para lograr esta meta es necesario que los ah-
mentos se produzcan con la má .. uma higiene y
limpieza, que se uuliccn unas buenas práctiCas
de fabricación y que se ajusten a unas nom!3$.
De todas eslas cuestiones, su inspección y cuan'
la legislaci6n hace referencia a las mIsmas se
ocupa la Higiene e Inspección de los Alimentos.
Bibriogrofia
HAwtHORJ'oi, J (l91!il): FlUldtlltlvuos Dt h C,t,,-
ciD de los AllnlttlfoS Aenbi.l. ZaU¡oza.
~w;:t~~ ~~U-.!or,.'!"""~
, .. -::;~."" "''-'1' :::';J~fw---W.:n~o(.r).· ... "'I '
• .-' • ..,;) " - .-, . ,:' :::;,' II>"-"''-''ttl .. ---- ':a;:- .-~~"I('!'l'4"".!"" ...
.-~ ..,!.RE5UM§N "':., ',,"¡ l' ¿~- ·~ t'.L·" "-'.U&..! -'~?"t:~"'f:"?-~.J:;¡t . , ~ . . _.
los regiillrOI orqueolOgicc» muetrrcn que el hC)tl\-
bte prltlll'orico ¡Mesolil'lco/Ne~ilic!l1 :J':¡dic:>
be ya I1 ahumado ¡con II (Orllro! delluegol , k~l
Ilrmlnlodonls ¡elaboraba pon, c,rvezo, vino,
quelo, Ie¡;!,e, íe:m.mod::a, ,1:;.). elloOlc:tonodo y
k: dl5lco;:;on. MOl tarde, I-f inrrocivlo el pren~
do (por Illmpio, u fobricaba ocai/e de 0/;'101 y
yo en lo, apocol gnego y ,omono uUfion ver·
doder::n !re:oclcI de fo:,ri~dOn :::It o!;unol d,·
mentol, como lo del queso. delcriTo en De Re
RvSlico ¡Columelo), Desde el comiento de lo hv-
mo,idod. pues, le fueron aplicando d. íormo
empírico numerOIOI r:'Iatodos de conlervociOn de
olimentOI nosle el pruenre ligio, .n que el empi.
rismo 11 /ro.nslormó en cl.ncio y tecnologío.
2 lOI elimentO! Ion prodvctol de composiCIón
compleio que, en..es.:odo nOMo!. DfocelOdo, O
cocinadol l.On consumldOl POf . 1 hornore como
Ivente de nutrientes, osi como poro su 10tillac·
ción senlOfioL
J lOI nvtrienres son ciertal lvstanciOl contenidOI
en 10, alimentos que ,1 orgonilmo vtiliw, trOrll'
lormo e incorporo o I'JS propios rejid::n ?o.-o
ct:m?'ir Il'u fine! xsi:os : ,1 opor1e de le ene .. ·
gío necewrio poro que le monten;o lo integri.
dad y .1 perfeao funcionomienlO de lo, estructu-
re! '=!?OIdel, k: pr:)Yisión de 101 melerio!es ne-
ceseri:!! pare le formadon de el~c~ edrJdu;e~
y. por último, el suminlltro de !01 JUltcnciol n.
C.,0Ile, poro regulor el m.":IOoIi,mo
4 . Lo Citncio de /01 Alimental " , de acuerdo cor!
e ! Inshtult 01 roed Technolog im Jo dIsciplino
que v:i1, zo /01 c,encloJ b,olOgicos, fiSICOJ, qv;'
ml'=1 y lo Ingeni"ío poro el ellvdio de lo
natu,e/ezo de los olimentos, las COulOS de JU
o /reroción y lo, pnncipios .n que desconso .1
proceJodo de /01 ol,mentOI y lo Tecnologio de
lo! Alimentos es lo cplocociÓfl de lo ci,ncio de lo!
o/imelltos ocre /o ,,1&Ceión, clJnse/VCIdón. /rOns-
brmoc:iiN:, e.1vo;¡sado, distribución r uso de olio
mentos nutritivo! r segurOI
5 . Los ob¡Itll\'OS de lo Tecnologio de los Alimental
Ion : oJ lograr el OOOJ!e-cimiento de alimentos nv-
1"li"O$ y lOnOl 01 hombre. b) d¡ve"ihcor 10, ol~
mentol poro qve el c;on$vmidor puedo .legir el"l-
trI uno emplio variedad, cl procurar el mO:w.:imo
oprovechomiento de los recursos nutritivos del
plcnet,;¡ y bUKOI nueVOl Iventes de ol im'IlIOI y
d} p.-eporocion de a limental pOtO Individuos
con ntctlidode! nutritivos especiole¡,
En este ClpílulO se estudian la¡ constantes físicu, I¡ estructur;¡ del
agua y del hielo y lu propiedades disolventes del agu¡, COl"l el fin de como
prender las funciones que desempeñanen los alimentos. Por ot" parte, n
define el concepto de act ividad de a!ua Y se analiun lu isotermas de sor-
dón de agua y su importancia en Tecnologia de los Alimentos.
2
AGUA
2.1. Inrrocuccion
en este planeta. el agua es la unlca suslan-
cia que existe abundantemente en los tres esta-
dos fisicos. Además, es el componente mayo:i ·
lario de los seres vivos y. por lo lanto. de los
alimentos, vmando su contenido desde un 60-
700/ .. en la carne hasta un 90·95':' en las \'erdu·
ras. El as;ua es esencial para la \lda por ser
Porcadora de sustancias nutritivas y de
productos de desecho
Ahamente (eacu~...aI u.mpo, un me-
dio donde se r~a!izan las reaccIones
Un em.blhz:!d·)f C! la! con!igu~'!cior.!;
biopo¡imeras,
Un determInante de las reaccIones con
olras mol¿culas
La presencia de agua en cantidades adecua·
das v con una localización definida es impres o
cindlble en los alimentos para que tengan una
calidad aceptable para el consumidor Slil em-
bargo, el contenido en a!Ula de [os alimentos
hace que f!slos sean allamente perecederos, y
por ello se reqUIeren métodos efectivos de con-
servacIón si te pretende almacenar estos pro-
dt.:ctos duran,e I.:!.rjcs ¡::!rfoo.;¡s. Es bien c.Jn.;¡ci-
do que la ex,racción del agua por deshidrata -
ción o la transformación al estado sólido
(congelación) de un alimenlo, son métodos
muy dicaces para la conservacién d! los ali-
mentos. aunque altera sus propiedades
SI se pre tende conocer el papel que juega el
agh3 en 10.$ alLment.;¡.), o en cualquier ¡ip.;¡ de
matenal biológico, es necesario primero un es-
tudi a de la estructura y propll~dades del agua y
del hielo.
2,2, Constantes fisicos del aguo
y del hielo
Al comparar las propiedades fislcas de l
agua y del hielo con otras sustancias de masal
moleculares s.imilares (CH" NH1, SH t • etc.) y
OtrO~ liqUII:iOS (melanoi, etalloi, acelona, eIC)
se observa que el agua se corlporta de una foro
ma totaimente anormal, ya ql;e posee unos va·
lares muy altos, no habltuale~, del punto de fu-
siÓn (O oC a 101 ,3 kPa), del plinto de ebullición
(100 oC a 101,3 kPa), de la t,~nS\Ón superficial
(0.0756 N m· l • O oC), de la ca:lacidad calórffica
(.!,2177 kJ I.:g-I K·I a O oC) y calores de [u5lón
(ti,OI:! Id ¡r;ol-I). de \'30omación (';0.63 k1
mol':) y suoiunaci ón lW.9i (j mol-; J- Por el
contra no, llene una denSidad moderadamente
baja (0,9998-11 g cm-' a O·C 1 .. del agua. la del
hielo 3 O oC es de 0.9168 g cm") '1 una denSidad
má:tlma, totalmente anormal, a 3,98 "C. asf co·
m.J una dilatación, tambi.!r, 2l1ormal, .al p:aU(
al estado s6lido. Su viscosidad, por otra parte y
a la vista de las propiedades anteriores, es e1( -
Iremadamente normal
De gritn IOlerés es el hech: de que la con-
ductividad térmica del hielo a O oC (2,2.:1 W m·1
K-I) es cuatro veces mayor q U-1: la del agua a la
misma temperatura (0.57 W m-' K·I). lo que 10'
~ica que el hielo conduce la energía calorifica a
una velOCidad mayor que el agua mmovilizada
- (por ejemplo, en los tejidos). Es importante
tambIén la dirusividad térmica, ya que indica la
velocidad a la que los alimentos sufren cambios
de tCOO1¡;erllu:.:!. La del tielo (11,7 )( 10.1 ro!
S-I) e5, a O OC, unas nueve vec~s mayor que la
del agua (1,3 x IO-J m! S-I) . Las d Iferenc ias
existentes entre los valores de conductiVidad y
dlfu"vidad térmica de ag,ua ~ hielo e:o.:plican
por qué 105 tejidos se congelan más rápido que
se descongelan.
2.3, La molécula de agua
Las art ormales constantes fisIC3S del agua
sugieren la existencia de fuerus de atracciÓn
muy fuertes entre las moléculas y una estructu·
ra, tanto del agua como del hielo, poco comun.
En la molécula de agua (figura 2.1), el álo-
mo de 0.1Igeno comparte un par de electrones
con cada uno de los átomos de hidrógeno. por
superposlci6n de los orbitales híbridos Spl de!
átomo de OXigeno Se forman asl O:os en;J..:e~
covalentes (213 de carácter covllente '1 ln de
carácle r lónico).
r-----------------,
, ,
, ,
.~ , , . ,
-~ ~ .
~ -'~
FICUV, 2.!. Modelo I!sGuemofico d~ ",no mollculo
d~ oguo.
Mediante análiSIS espectroscópicos '1 de n·
'los X, se h:lO deter!l!i::Jado coo precisión 105
ángulos de valencia '1 las longitudes El angula
de valencia medio para el entace H-O-H en el
agua u de 104,5· que le proiNrci"nll. una co:>fi-
guración teuaMrica casi perfecta (el .ingulo
del letraedro es 109·28') de 105 cualro orbita-
les spl posibles del átomo de origeno. La cx¡:h -
caclo n Oe esta ligera oeSVlación es que los elc-c-
trones no compartidos del átomo de odgeno
Ilenden a repeler a los electrooes pareados. La
dislancia media entre H-O es de 0.096 nro. E:sta
disposición de los elecfrones ee la molécula de
agua le confiere asirnetria eléctrica. El átomo
de oxigeno elect ronegativo neode a auaer I~
e lectrones no compartidos del ¡horno de hidró-
I
Copil"'lo 2: AgllO 25
geno. El rt.> ... :;a.:! .. e~ q .. ~ ~.l.:!'¡ .... 0 ,je io,> aos
átomos de hidrógeno posee una carga local
pare ",¡ poSIiI\a, e, alomo) de oXlgt!no, a su vez,
posee una carga local parcial negltiva. [k esta
lorma, la molécula de agua es un dipolo eléctri
co. El grado de separación de las cargas posiu-
vas y neg",tivas en las mol~culas dlpolares se
expresa por el momenfO dipola, que cOnst:luyc
uroa m~dlca c~ la tender.::i3 de un~ :'nO!~CU!3 3;
oncnlarse en un camp" el¿clrico.
La naturaleza dipolar de la molécula de
agua aislada hace que se produzca una (uerte
atracción e[ectrostáuca entre la carga parcial
negativa, situada soore el átomo de o:cigeno de
una molé::'Jla de agul '! la eug! ~arcia! pcsi! i-
va Situada sobre el átomo de hidrógeno de otra
molécula de agua adyacente, dando tugar a en·
laces de hidrógeno. A Cdusa de la ordenación
aproxImadamente tetrao!drica de los electrones
en el átomo de oxfgeno, cada molécula de agua
tiende a establecer enlaces de hidrógeno con
ouas CllaltO moJo!cubs de agua vecinaJ. Ea
comparac:ón con los enlaces covalenles, con
una energía de enlace (energía necesana para
disociar el enlace) de 335 lc.J mol-'. [os enlaces
de hidrógeno tienen una energia de enlace mu-
cho más débil (2-40 kl mol-I).
Co mo los enl:1ce, co ... a!ml~ S de la molécula
de agua están localizados sobre dos de los ejes
del te traedro imaginario, esto,s dos ejes repre-
senlan lineas positivas de fuerza (sitiOS dado-
res). Pero en el áeomo de oxigeno permanecen
otro par de orbitales sobee OIrOS dos ejes de!
teeraedro y representan lineas negallvas de
fuerlJ. (sitios re :e;¡tor~, ce e!l..!aces de h.idróge·
no). En vir1ud de estas cuatro líneas de fue rza,
cada molécula de agua puede establecer cuatro
puentes de hidrógeno con otras cuatro molécu-
las, obteniéndose. como resultado, una estruc-
tura tambjo!n tetraédnca (figura 2.2).
Debido a que la molécula de agua tieec un
número Igual de sitios receptores que dadores
de pue ntes de hidrógeno que pennileo una dis-
posición tndimensional, hace que existan unas
fuerzas de atracción mu'l grandes eoue las mO-
léculas de agua, sobre todo si se compara COD
FIGuv. 2.2 Config\lloc.io" Tltroidflco de molk\llcl
de oguo unidos por eoloul de hidrógeno
O: O~igeno; . : h>drógeno.
fueNe. FeMeme t 1996)
I~ fuerzu de auacclón de otras mol&ulas pe-
qudlu con configuración te tra4!dnca, tal como
el NH" que tlell~ tres hidr6g~nos y sólo un $1-
tia receplOT, o el FH con un hidrógeno y, por lo
llr.:O, tres sitios receptores. Ambos no llenen
igual numero de receptores y dadores y, por
ello, sólo pueden formar enlaces de hidrógeno
en senlido bidImenSIonal y, en consecuencia,
un menor numero de enlaces de hidrógeno en-
tre sus moléculas que en el .tIgua.
LI disposición IridimenSlonal de las molé-
culas del agua explica muchas de lu propieda-
des. anormales que posee. su gran capacidad ca·
¡orifica, su aho punto de fusión 'J de ebullición,
su tensión superfiCIal, los ," tos valores de los
calor« de fusión, vaponuclón y sublimaclón~
todos ellos relacionados con la gran canlldad
de energía quese necesita pira romper los en·
laces de hidrógeno intermokculltes
2 .4 . Estructura del hiela y del agua
El agua, con sus fuerus dlnpdas en las tres
direcciones del espacio y en el sentido de los
cuatro ejes de un tetrledro. cristalit.z en una e!-
¡ruclura ablen¡ de baJa densid3d. La d!stanci:!
entre los dos itomos de oxígeno más cercanos
es de O.Z76 nm '! el 'ngulo que fonnan !n!:S áto·
mas oc oxigeno es liger&menle sUpenor a 109"
(muy próxImo alingulo del tetraedro perfecto,
109" 28'). En el hIelo, cada molécula de agua se
halla unida po: enlaces de hidrógeno a exacta ·
me me otras cuatro moléculas de agua que se
asoci:m d:: '-2\ forma que se obtiene una e5:ru~·
[ura hexagonal, que es la ~mbm3ción de dos
planos paralelos muy cercanos con los átomos
de oxígeno dIstribuidos de forma re!Ular. Esta
dlSOoslclón constituye unl tHruCiUra basal.
Cu~ndo varias estructuras basales se unen se
obtiene la estructura habItual del hielo
El hIelo puro no es un sIstema eSI'IICO cons-
tituido sólo por moMeulas de agua dIspuestas
en un orden preciso sino que es un sistema di '
námico porque, al margen de cOnlener en can ·
udades vest igiales cienos isótopos (deuteriO,
tTltio, lH, \10, 110, etc), que puedeo ignoral'!e
en la ma~or{a de los cases, los erista1-:s de hldo
rJunca son totalmente perfeclos, existiendo de·
fectos de tipO Orlentacional (eaU5ados por dis·
locación de protones) o Iónico (formación de
Hp · y OH") que explican la ma!,"or movihdad
de los prOlones en el hielo que en el agua; se
cree que eSI'n en VIbración continua que dll-
minuye al hacerlo Ii! temperan.:ra, sien::!o neo
cesario alcanzar temperaturas del o rden de
-183"C para fijar los ;itomos de hidrógeno y
conseguir un SIstema estitico_ Este estado di ·
namico del hielo se ha relacIonado con la ael1'
vidad de cIertas reacciones que, aunque sea
lentamente, siguen progresando en los ali men-
tos baJO congelación
En el hielo cada mol&ula de 3gua est' unida
a airas eualto moMeulas vecinas. En el aguI li-
quida a O -C cada molécula de agua se halla UIlI'
da, en cualquIer momento, a otras 3-4 mol4!cu·
las, ?c= o~:a tli!:1!, ii! c!:s:a.;¡::¡ e¡¡;:¡e do~ .. tomas
¿~ :~g~:!c ~ s..:;-:::c~ ! h q..:~ ~ ~:1:::''':~='.:"1 ~ :!
el hielo: 0,29 nm ¡ 15 "C Y 0.305 nm a 83 ec. A
partir del calor de fusión del hielo $e ha a.1cu-
lado que cuando ~ste se funde a O ec, sólo se
rompee un 1~": d= les :=tla~=s de h!:;6g~;¡o
~xist~=t~s en el hi~lc. !::! !¡u! !f~u;:a pu~d=
considerarse, pues. como fudo qrubraruado
Ent.~ las mo!~cu!as ¿~ agua a 100 "C ex¡s¡en
todavfa fuertes ¡traCCIOnes, como puece Indl·
car el elevado calor d~ vaponución. En reali·
dad los enlaces d~ hidró~eno no se disocian to-
talmente huta que el vapor de agua se cahenta
por encima de los 600 OC-
E;me el agua) el hielo el.iste, pues, una pe .
quetla diferencia en la cantidad d~ enlaces de
hidrógeno estableCidos, lo cual puede parecer
sorprendente si sc compara la rigidez de! hielo
con la fluidez del agua.. La teoria más difundIda
pan dar una exphcación aceptable reSide en la
velocidad con que 5: establecen y rompen los
enlaces de hidrógeno. Aunque en un Instante
determinado la mayor parte de las moléculas
en el agua Ifqulda es(jn unidas por puentes de
hidrógeno, la Vida media de cada enlace de hi ·
drógeno es sólo de 10-10 a 10-11 segundos La
estructura del agua es, por lo tanto, s610 ~su ·
dística, ya que es el resul tado de una media ob·
tenida en el espacio 'j en el ttempo Por consI-
guiente, es a la vez fluida y estable. Se ha em-
pleado el término de agrupacioflts ¡1UCfUOnItS
para designar los grupos d~ moléct!!ls de agt!a,
de vida corta y estructura sImilar a la del hIelO,
existente en el agua líquida
La \elCCldad con que se forman y escinden
los enlaces de hidrógeno en siSlemas aCuOSOS
supera, en mucho, a la velOCidad de fonnación
y destrucci6n de la mayoria de 105 enlaces cava·
lentes. Esta caracterfstica confiere I los enlaces
de hidrógeno una gran ventaja blológH:a en lo
que se refiere a las reacciones biomoleculares.
2.5. Propiedades disolventes del ogua
El agua. por su naluraleza dipolar, d isuelve
a dlsperu mucn.! SUStanCIas, es un dl$Olvenle
Capítula 2 · Agua 27
::::.td:o c~J:: ;:.!! !! ::.a)"c: ;:a..-;~ ~ l.:x :f:;ui-
dos corrientes. Muchas sales cristali..tadas y
otros compuestos lónicos se disuelven con fa·
cilidad en d agua pero son casi Insolubles en
¡;:Js U.:¡ui:;)s a?o13res. tales como el cloroionno
o el ben:ei ;). Pues:,J que la red cnsahna de
las sales , por ejemplo el cloruro sódico. se
rnantien~ Unida mediante fuertes atracciones
electrostall~a$ enlre iones pOSitiVOS e iones ne o
gatlvos alternantes, se necesita de una energfa
cor.siderabl~ pa:-a separar a estOS lon~s unos
de otros El 2gU!. cist!e!ve, no obstante, al
NaO cnstahzado gracias a IlLS fuertes atraccio ·
ne5 electrostaucas entre los olpoios oel asU I y
los iones Na' )' O- que (orman los iones hidra-
tados correspondientes, muy estables, y supe-
ran con ello la tendenCiJ de 105 iones Na' yel-
a alrae~ mutuamente.
La;ol'lalación iónica se ve favorecida tam-
bién por la t!ndencl! del disolven;e a o;>on=rle
a la atracción electrostática entre los iones po-
SIUVOS y negal:"·;5 que viene expresada por la
coruranlt dltUctrlcQ D, definida por la fórmula
donde;
F. tuerta de atracción entre dos iones de
carga opuesta
tI y tI '" las cargas de los iones.
, = distancia enlre los iones.
El agua posee una constante dieléctrica muy
elevada, comparada con la de disolventes orgá·
nicos (agua .w; me tanol 33; elanol 24; acelOna
21,4; benceno 2,3, hexano 1,9). Las fuerzas de
atracción en el agua existentes entre los IOncs
Na' y a-, por ejemplo a una determinada dls
tancia, son sdio un catorceavo de la que mostra-
rian en el benceno, es un faclor que favorece la
hidratación de los iones y la desorganización de
la red cnslalina
Otro tipo de susfancias que se disuelven en
el agua con fa cilidad son los compuestos no ió-
nlCOS pero de carácter polar. tales como los
azúcares, alcoholes sencillos, aldehidos y celO-
nas. Su soluoihd.d se debe a la tendenCIa de
28 Ú!KnoIogío d~ {Ol A1im~rnos . . jJ Compon~nl~j de 101 olimer'lloJ y prCX;~SOJ
jZ.i ;7¡;¡Ié~".J!;i.i Ó a,;;1.:::' ;! :!5tl::!~~: ~:'.::!.~!s :!
hidrógeno con [os azucares y alcoholes y el !to-
m\) d~ ox[ge¡¡0 dei V..:P-- cz.:-Dij". ~ '::. lai "';.::!c -
hídos y las cetonas.
2.6. Interacciones del aguo
con sustancias apolores
El agua ta<.lbi:!n ciipe'ia ml.:~~ . .1s C.:lmpues·
tOS que contiene n grupos apolares o hidrófo-
bos !onnando micelas, siempre q:.::e lales como
puestos posean también grupo! fuertemente
polares. ESte tipo de interac,ión r :sulta pOSible
por el estlblecimienlo de enlaces de hidrógeno
que, en este caso, no se estable:en entre las
moléculas del solulo y del dlsol~t:nle, SIOO en·
He las moléculas del disolvr:nte. Los compues.
tOS que contienen grupos muy J idrófobos y
grupos fuertemente polares simt lIáneamenle
se denominan anfipáricos. ..
Las blomoléculas antipáticas m.is comentes
que tienden a (onnar mice!as son á,;¡dos grasos y
IIpidos polares. También, ~Il la mayor parte de
las proteínas alrededor del40'Yo del 10lal de ami·
noácidos tienen cadenas laterales no polares, tal
como el grupo metilo de la alanina, el Isopropilo
de la valioa, el mercaptometilo de 'a cisteína, el
metdo e isobutilo de las leucinas, etc.
Un ejemplo sencillo de interacción hidrófo-
ba es la ,al sódica del ácido oleico (figura 2.3).
El oleato sódico tiene muy poc:!. tendencia a
disolverse en el agua en forma de una disolu·
ción molecular verdade ra ya que Sil larga cade·
na hidrocarbon.2da ::s io!rL'ne:;~rnente i!uolu·
ble en el agua. Sin embargo. se dispersa en el
agua con facilidad, rormándos! O1lcelas en las
que los grupos carboxllo negativamente carga-
dos se hallan -expuestos a la fase ;J.cuosa y los
grupos apolares pennaneccn ocultos dentro de
la estructura micelar. Tales micelas poseen una
carga negativa nela
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