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Química Biológica Ing. en Alimentos
Bolilla 3Bolilla 3. ALIMENTOS. Definición. Sustancias nutritivas. Principales constituyentes de los alimentos. Macronutrientes: Carbohidratos. Fibras. Lípidos. Proteínas. Micronutrientes: Vitaminas. Minerales. Aditivos químicos de los alimentos. Componentes perjudiciales o potencialmente perjudiciales de los alimentos.
Alimentos Alimentos
Alimentos
Alimentos
NUTRICION
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“El milagro de los alimentos somos nosotros mismos”
ALIMENTOALIMENTOSe denomina así a toda sustancia o mezcla de sustancias naturales o elaboradas que, ingeridas por el hombre, aporten a su organismo los materiales y la energía necesarios para el desarrollo de sus procesos biológicos. Se incluyen en esta definición las sustancias o mezclas de sustancias que se ingieren por hábito, costumbres, tengan o no valor nutritivo, normalmente ingeridas con fines:
a) nutricionales: regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones fisiológicas, como por ej. la temperatura corporal. b) psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.
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NutrienteNutrienteSe define como nutriente a toda aquella sustancia que bioquímicamente es esencial e indispensable para el mantenimiento de los organismos vivos. Los nutrientes proporcionan la energía y los precursores de sustancias que son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de los organismos vivos.
“La vida es sostenida por los alimentos, y las sustancias contenidas en los alimentos de las cuales depende la vida, son los nutrientes”.
NUTRICION
-Ingesta o incorporación
-Absorción
-Metabolización/Utilización
-Excreción
NUTRIENTES
ALIMENTOS
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NUTRICIONNUTRICIONEs el proceso biológico por el que los organismos incorporan, asimilan y utilizan los nutrientes contenidos en los alimentos para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de las funciones vitales.
NUTRICION ≠ALIMENTACION
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NUTRIENTES
MACRONUTRIENTES
micronutrientesVitaminas
Minerales
Carbohidratos
Lípidos
ProteínasAgua
ALIMENTOS
MACRONUTRIENTESMACRONUTRIENTESCARBOHIDRATOS, GLUCIDOS O HIDRATOS DE CARBONOCARBOHIDRATOS, GLUCIDOS O HIDRATOS DE CARBONO
Los glúcidos o carbohidratos (también llamados hidratos de carbono) son la fuente de energía de los seres vivos. Se obtienen principalmente por medio del consumo de cereales, azúcares, papa, batata, legumbres, verduras, frutas y frutos secos. Los animales y el hombre obtienen la mayoría de los carbohidratos de las plantas, mientras que las plantas fabrican estos compuestos.
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Glucógeno o Almidón
Algunos hidratos de carbono: monosacáridos
• Glucosa
• Fructosa
• galactosa
Más hidratos de carbono: disacáridos
• Maltosa
• Lactosa
• sacarosa
Algunos polisacáridos
• Almidones
• Pectinas
Biológicamente los glúcidos cumplen con dos funciones importantes:
- Estructural: como la celulosacelulosa, en el caso de las plantas, que constituye los tallos, hojas y frutos. Junto con las pectinas la celulosa forma parte de la fibra alimentaria.
- Reserva energética: los animales vertebrados sintetizan y utilizan el glucógenoglucógeno, principalmente en músculo e hígado, mientras que las plantas sintetizan y utilizan el almidónalmidón.
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MACRONUTRIENTESMACRONUTRIENTESLIPIDOSLIPIDOS
Al igual que los carbohidratos, los lípidos se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno, pero en este caso, la cantidad de hidrógeno es superior a la cantidad de átomos de oxígeno, confiriendo a estos compuestos propiedades químicas distintas.- Los lípidos se clasifican en dos grupos: saponificablessaponificables y no-saponificablesno-saponificables.
SaponificablesSaponificables- Simples: ácidos grasos libres, grasas neutras y ceras. - Compuestos: fosfolípidos, glucolípidos (ej. triglicéridos), lipoproteínas.
donde: R= ácidos grasos saturados y/o insaturados
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Principal constituyente de las grasas de los alimentos de origen animal
Ácidos grasos Ácidos grasos Los ácidos grasos saturadosácidos grasos saturados varían en composición de 4 a 26 átomos de carbono.
Nombre común Nombre científico Fórmula condensada Fórmula extendida
Butírico Butanoico CH3(CH2)2COOH CH3-CH2-CH2-COOH
Caproico Hexanoico CH3(CH2)4COOH CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Caprílico Octanoico CH3(CH2)6COOH CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Cáprico Decanoico CH3(CH2)8COOH CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Láurico* Dodecanoico CH3(CH2)10COOH CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Mirístico* Tetradecanoico CH3(CH2)12COOHCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Palmítico* Hexadecanoico CH3(CH2)14COOHCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Esteárico* Octadecanoico CH3(CH2)16COOHCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
Araquídico Eicosanoico CH3(CH2)18COOHCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
* Ácidos grasos saturados presentes en la mayoría de los alimentos.
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Los ácidos grasos insaturadosácidos grasos insaturados poseen dobles ligaduras en su cadena y tienen gran actividad química puesto que se hidrolizan y oxidan fácilmente.
Los siguientes son los ácidos grasos insaturados más comunes en los alimentos de origen vegetal y pescados.
Nombre común Nombre científico Fórmula
condensada Fórmula extendida
OleicoOctadeca-9-enoico, C18:1ω9, o cis-9-octadecenoico
C15H29COOHCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
LinoleicoOctadeca-9:12-dienoico, C18:2ω6, o cis-9,12-octadecadienoico
C15H29COOHCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
LinolénicoOctadeca-9:12:15-trienoico, C18:3ω3, o cis-9,12,15-octadecatrienoico
C15H29COOHCH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
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No saponificablesNo saponificables
- Vitaminas liposolubles (A, D, E, K). - Esteroides: colesterol, ácidos biliares, hormonas esteroideas como los estrógenos, la progesterona, la testosterona.
Colesterol
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MACRONUTRIENTESMACRONUTRIENTES
PROTEINASPROTEINASLas proteínas son macromoléculas poliméricas formadas por aminoácidos. Son fundamentales en la nutrición humana y animal ya que prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia y/o actividad de las mismas.
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Desde el punto de vista estructural, se clasifican:
FIBROSAS
- Colágeno
- Actina y Miosina- Fibrinógeno
- Etc.
GLOBULARES
- Inmunoglobulinas- Hormonas proteicas
- Enzimas
- Etc.
- Albúmina
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Las proteínas están en alta proporción en los alimentos de origen animal, como las carnes (de mamíferos, aves y peces), en los huevos, en los lácteos, y en menor proporción en algunos vegetales, como la soja.
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Valor biológico (VB):Valor biológico (VB):
El valor o calidad biológica de una determinada proteína se define como su capacidad de aportar todos los aminoácidos necesarios para satisfacer las necesidades del organismo en cuanto a la formación, mantenimiento y función de todos los órganos y tejidos del mismo. Así, el valor biológico depende fundamentalmente, de la cantidad y calidad de la proteína, es decir de la cantidad de aminoácidos esenciales que pueda aportar.
Alto VB= 100Ovoalbúmina
Proteínas animales VB= 80-100
Proteínas vegetales VB= 50-70
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MACRONUTRIENTES
micronutrientesVitaminas
Minerales
NUTRIENTES
ALIMENTOS
Carbohidratos
Lípidos
Proteínas
MICRONUTRIENTESMICRONUTRIENTES
Se conoce como micronutrientesmicronutrientes a aquellas sustancias que el organismo de los seres vivos necesita en pequeñas dosis. Son indispensables para los diferentes procesos bioquímicos y metabólicos de los organismos vivos ya que, entre otras funciones, forman parte de la estructura de numerosas enzimas.
En los animales los micronutrientes incluyen: las vitaminasvitaminas y los mineralesminerales.
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VITAMINASVITAMINAS Las vitaminas son compuestos orgánicos, de estructura química variada
que, si bien no producen energía, son esenciales para mantener la salud y el crecimiento normal y deben ser ingeridas en pequeñas cantidades con la dieta.
≠
Oligoelementos se requieren en pequeñas cantidades pero son inorgánicos.
Aminoácidos son compuestos orgánicos, se requieren en grandes cantidades.
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MICRONUTRIENTESMICRONUTRIENTES
VITAMINAS LIPOSOLUBLES Vitamina A (caroteno, retinoides) (solubles en grasas y aceites) Vitamina D (colecalciferol) Se incorporan y absorben con Vitamina E (tocoferol) los lípidos de la dieta. Vitamina K
Compl. Vitamínico B Vit. B1 (tiamina)
Vit. B 2(riboflavina) Vit. B 3 (Niacina)
VITAMINAS HIDROSOLUBLES Vit. B5 (Ac. Pantoténico) (solubles en agua) Vit. B6 (Piridoxina) Se incorporan con alimentos Vit. B7 (Biotina) con mayor contenido acuoso. Vit. B9 (Ac. Fólico) Vit. B12 (Cobalamina)
Vitamina C
Clasificación de las vitaminas según su solubilidad
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Otra clasificación, según su función metabólica:
VITAMINAS
HormonasAc. Retinoico (A)Colecalciferol (D)
AntioxidantesRetinol (A)Tocoferol (E)Ac. Ascórbico (C)
OtraVitamina K
Coenzimas
Tiamina (B1)Riboflavina (B2)Niacina (B3)Ac. Pantoténico (B5)Piridoxina (B6)Biotina (H, B7)Ac. Fólico (B9) Cobalamina (B12)
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VITAMINA BVITAMINA B1 1 o tiaminao tiamina
Pirofosfato de tiamina (PPT)
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VITAMINA BVITAMINA B2 2 o Riboflavinao Riboflavina
Flavin adenin dinucleótido (FAD)
Flavin mononucleótidoRiboflavina (vitamina B2)
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Nicotinamida
VITAMINA BVITAMINA B3 3 o Nicotinamida o Niacinao Nicotinamida o Niacina
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VITAMINA BVITAMINA B55 o Acido pantoténico o Acido pantoténico
Acido pantoténico
Fuentes alimenticias Función
-Es esencial para el crecimiento y la utilización y metabolismo normal de los nutrientes.
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VITAMINA BVITAMINA B6 6 o Piridoxinao Piridoxina
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PLP: piridoxal fosfato piridoxamina fosfato
VITAMINA BVITAMINA B9 9 o Acido Fólicoo Acido Fólico
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Acido Fólico
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VITAMINAS
HormonasColecalciferol (D)Ac. Retinoico (A)
AntioxidantesRetinol (A)Tocoferol (E)Ac. Ascórbico (C)
OtraVitamina K
Coenzimas
Tiamina (B1)Riboflavina (B2)Niacina (B3)Ac. Pantoténico (B5)Piridoxina (B6)Biotina (H, B7)Ac. Fólico (B9) Cobalamina (B12)
VITAMINA D o colecalciferolVITAMINA D o colecalciferol
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> β-caroteno
zanahorias, zapallo, batata, etc.
< α-caroteno, γ-caroteno y la criptoxantina (3-hidroxi-β-caroteno)
Esteres de retinilo
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Acido retinoico
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VITAMINAS
HormonasAc. Retinoico (A)Colecalciferol (D)
AntioxidantesRetinol (A)Tocoferol (E)Ac. Ascórbico (C)
OtraVitamina K
Coenzimas
Tiamina (B1)Riboflavina (B2)Niacina (B3)Ac. Pantoténico (B5)Piridoxina (B6)Biotina (H, B7)Ac. Fólico (B9) Cobalamina (B12)
ANTIOXIDANTES SECUESTRADORES DE RADICALES LIBRESANTIOXIDANTES SECUESTRADORES DE RADICALES LIBRES
Vitaminas A o E
Vitaminas•
Vitamina C
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VITAMINA A y sus derivados retinoidesVITAMINA A y sus derivados retinoides
Acido retinoico
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AntioxidanteAntioxidante
VITAMINA E o tocoferolVITAMINA E o tocoferol
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VITAMINA C o Acido AscórbicoVITAMINA C o Acido Ascórbico
Ascorbato
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VITAMINAS
HormonasAc. Retinoico (A)Colecalciferol (D)
AntioxidantesRetinol (A)Tocoferol (E)Ac. Ascórbico (C)
OtraVitamina K
Coenzimas
Tiamina (B1)Riboflavina (B2)Niacina (B3)Ac. Pantoténico (B5)Piridoxina (B6)Biotina (H, B7)Ac. Fólico (B9) Cobalamina (B12)
VITAMINA KVITAMINA K
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REQUERIMIENTOS VITAMINICOS A LO LARGO DEL CICLO VITALREQUERIMIENTOS VITAMINICOS A LO LARGO DEL CICLO VITAL
Los requerimientos vitamínicos varían según distintos factores:Edad.Sexo.Etapas del desarrollo fetal.Situaciones fisiológicas como embarazo, lactancia, etapas de crecimiento.
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MINERALESMINERALES- Los minerales inorgánicos presentes en los alimentos, son necesarios para una gran variedad de procesos biológicos, tales como: la reconstrucción de tejidos, las reacciones enzimáticas, la contracción muscular, la transmision del impulso nervioso, la coagulación sanguínea, etc.
MACROELEMENTOS> 100 mg/día
- Na, K, Cl, Ca, P, Mg, S
Microelementos< 100 mg/día
Fe, Cu, I, Zn, F, Mn, Se, Cr
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MICRONUTRIENTESMICRONUTRIENTES
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AGUA Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida.
El agua desempeña este papel: 1) proporcionando el medio para
prácticamente todas las reacciones y procesos metabólicos,
2) controlando la acidez dentro de las células y
3) favoreciendo la eliminación de residuos tóxicos del organismo.
• Alimentos
• Productos alimentarios
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ADITIVOS QUIMICOS DE LOS ALIMENTOSADITIVOS QUIMICOS DE LOS ALIMENTOS
todo ingrediente agregado a los alimentos con el objeto de cumplir alguna de las siguientes funciones:
• Mejorar el valor nutritivo. • Aumentar la estabilidad o capacidad de conservación.• Incrementar la aceptabilidad de los alimentos,
mejorando sus características sensoriales (aroma, sabor, color, textura).
• Permitir la elaboración económica y en gran escala de alimentos de composición y calidad constante en función del tiempo.
ADITIVOS QUIMICOSADITIVOS QUIMICOS
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ADITIVOS QUIMICOS DE LOS ALIMENTOSADITIVOS QUIMICOS DE LOS ALIMENTOSAditivo Abreviatura Ejemplo
Alimentos que los contienen
Conservante CONS
Ácido benzoico y sus sales, ácido sórbico y sus sales, ácido propiónico y
sus sales, dióxido de azufre y sulfitos, nitratos y
nitritos.
Mayonesas, mermeladas, salsas, productos de
panadería.
Acidulante ACI Ácido cítrico, ácido
acético, ácido fosfórico. Mermeladas, mayonesas,
gaseosas.
Antioxidante ANT BHA, BHT, galatos. Aceite, margarinas,
aderezos.
Edulcorante EDU Ciclamato de sodio, sacarina, aspartame,
acelsulfame.
Bebidas, productos de pastelería, lácteos,
productos bajos en calorías
Colorante COL Tartrazina, amarillo ocaso, caramelo, azul patente V.
Bebidas, golosinas, yogures, flanes, helados.
Aromatizante/ Saborizante ARO Maltol.
Bebidas, caramelos, productos de panadería.
Resaltador del sabor EXA Glutamato de sodio,
maltol, etilmaltol Caldos, sopas
deshidratadas, aderezos.
Espesante ESP Almidones, goma guar, goma garrofín, goma
xantán, ,
Mermeladas, yogures batidos o bebibles, helados.
Gelificante GEL Carragenes, gelatina,
pectina Flanes, yogures firmes,
jaleas.
Estabilizante EST Goma guar, goma tara, goma garrofín, goma xantán, carragenina.
Leche chocolatada, bebidas.
Emulsionante EMU Lecitina, mono y
diglicéridos, polisorbatos. Chocolates, embutidos,
margarinas, helados.
Leudante químico RAI Bicarbonato de sodio o de
amonio Panificados.
Butil-hidroxianisol, butil-hidroxitolueno
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Componentes perjudiciales o Componentes perjudiciales o potencialmente perjudiciales de los alimentospotencialmente perjudiciales de los alimentos
Algunos aditivos no autorizados, o autorizados pero usados en concentraciones mayores a las permitidas, pueden ser cancerígenos, bioperjudiciales, o significar un grave riesgo para la salud.
Ver: http://www.e-aditivos.com/
BIBLIOGRAFIA
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010). 3- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).2- VOET, VOET, PRAT, “Fundamentos de Bioquímica”, Ed. Panamericana, 2da. Ed. (2006). 3- MCKEE, Trudy y MCKEE, James. “Bioquímica”. Ed. McGraw-Hill- Interamericana, 3a edic., Bs. As. (2005).4- A.D.A.M. Inc., La Enciclopedia Ilustrada de Salud (Health Illustrated Encyclopedia) www.nlm.nih.gov/medlineplus/.../encyclopedia.html, 2010.
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